Текст
Philip H. Perkins
Concrete
structures:
repair,
waterproofing
and protection
CEng, FiMunE, FASCE.
FIArb, FIPHE, MIWES
Applied science publishers LTD London
Ф.Перкинс
Железобетонные
сооружения.
Ремонт,
гидроизоляция
и защита
Пер. с англ. А.В. Швецовой
Под ред. М. Ф. Цитрона
Москва Стройиздат 1980
ББК 38.683
П27
УДК 69.059.2 + 699.8:624.012.45
Перкинс Ф.
П27 Железобетонные сооружения: Ремонт, гидро-
изоляция и защита. Пер. с англ./Под ред. М. Ф.
Цитрона. — М.: Стройиздат, 1980. — 256 с., ил.
Рассмотрены различные виды повреждений железобетонных
конструкций (в том числе в результате пожара) и основные факто-
ры, вызывающие зти повреждения. Приведены сведения о приборах
и оборудовании, используемых для исследования повреждений и
дефектов конструкций, о механизмах для производства ремонтных
работ, материалах для защитных покрытий, применяемых в Вели-
кобритании и других зарубежных странах. Предложены наиболее
эффективные методы ремонта сооружений, различные варианты гер-
метизации в конструкциях и стыках.
Книга предназначена для инженерно-технических работников.
30205-487
П 047(01)-80 102—80
3202000000.
ББК 38.683
6С6.8
© Applied Science
Publischers LTD, 1976
© Перевод на русский язык, Стройиздат, 1980
ПРЕДИСЛОВИЕ
Несмотря на то что отдельные железобетонные сооружения были пост-
роены в конце XIX и начале XX века, железобетон как конструктивный ма-
териал получил широкое распространение лишь после первой мировой вой-
ны. Потребности строительства во время второй мировой войны, а также
обширные программы строительства и восстановительных работ в после-
военный период привели к тому, что железобетон стал основным материалом
для производства несущих конструкций. Сооружения, построенные в 20-е
и 30-е годы, уже существуют 40—50 лет, т. е. они появились в период, из-
вестный большинству читателей этой книги.
Применение сравнительно нового строительного материала неизбежно
выдвигает ранее неизвестные проблемы. При этом возможны и разочаро-
вания. Железобетон в этом смысле не является исключением. Чем доль-
ше срок службы первых построенных сооружений, тем в большей степени
они нуждаются в ремонте и реконструкции.
Хотя методы разработки архитектурных и конструктивных решений
зданий в разных странах весьма различны, принципы их ремонта более
универсальны. Поэтому автор книги надеется, что она будет интересна
широкому кругу специалистов, которые несут ответственность за эксплу-
атацию разных типов сооружений с железобетонными конструкциями.
Материалы н рекомендации этой книги отражают точку зрения автора.
Однако он в долгу перед своими коллегами из Ассоциации цемента и бе-
тона и сотрудниками ряда ведущих фирм, которые специализируются в
вопросах восстановления, защиты и гидроизоляции различных железобе-
тонных сооружений. Всем им автор выражает свою искреннюю благодар-
ность. Автор также признателен Ассоциации цемента и бетона Австралии
и Новой Зеландии за помощь в подготовке глав 1 и 3.
Предисловие к русскому изданию
Бетон и железобетон находит все более широкое применение в миро-
вой строительной практике. Опыт эксплуатации сооружений и отдельных
конструкций из бетона и железобетона показывает, что наряду с поиска-
ми оптимальных проектных решений и методов возведения конструкций
надо искать наиболее рациональные приемы и методы их зашиты от
внешних воздействий, а также способы ремонта. Автор книги приводит
примеры повреждений конструкций, анализирует вызвавшие нх причины
и дает конкретные рекомендации по ремонту. Ф. Перкинс рассматривает
причины дефектов и повреждений конструкций с точки зрения влияния
таких факторов, как агрессия (газовая и воздушная), высокие и низкие
температуры, механические воздействия (истирание и кавитация) и др.
Несомненным преимуществом книги является то, что в ней делается
попытка комплексного подхода к проблеме ремонта конструкций и соору-
жений из бетона и железобетона. Автор рассматривает материалы для
ремонта—наиболее оптимальные виды цементов, заполнителей, полимерных,
пленочных и других материалов. Большое внимание уделено оценке дол-
говечности и надежности конструкций после ремонта, а также экономичнос-
ти того или иного вида ремонта.
Наряду с методами ремонта конструкций жилых, общественных и
промышленных зданий рассмотрены также методы ремонта специальных
железобетонных сооружений — емкостей для воды н промышленных жид-
костей, -^морских сооружений, канализационных труб, колодцев и др. Та-
ким образом, в книге рассмотрен широкий круг вопросов, посвященных
возведению, эксплуатации и ремонту бетонных и железобетонных соору-
жений и конструкций, в связи с чем она несомненно будет полезна ра-
ботникам, осуществляющим эксплуатацию и ремонт зданий н сооружений.
М. Цитрон, зам. зав. отдела ЦНИИСК им. Кучеренко
ВВЕДЕНИЕ
Существует несколько основных принципов восстановления и ремонта
железобетонных сооружении разных конструктивных схем. Цель автора —
представить эти принципы в краткой форме, а затем распространить их иа
различные типы сооружений, рассмотренных в этой книге.
Первые признаки разрушения железобетонных конструкций обычно про-
являются в виде тонких трещин н ржавых пятен и могут сопровождаться
выкрашиванием бетона. Эти ржавые пятна п выкрашивание вызываются
коррозией (ржавлением) арматуры, образование же трещин может быть
обусловлено другими факторами
Разрушению подвергаются и морские сооружения, если не считать
механических повреждений бетона в результате прямого или косвенного
воздействия волн. В некоторых сооружениях возможно химическое воз-
действие иа бетон, что в особых случаях приводит к быстрому его разру-
шению.
Ржавые пятна и выкрашивание бетона в связи с коррозией арматуры
наблюдаются задолго до разрушения арматуры. Это связано с тем. что про-
дукты коррозии (в основном окнслы железа) занимают значительно боль-
ший объем, чем первоначальный стальной элемент. Разбухание сопро-
вождающее образование продуктов коррозии, приводит к возникновению тре-
щин и выкрашиванию защитного слоя бетона. Это означает, что если про-
цесс контролируется, то можно обнаружить повреждения на начальной
стадии их развития задолго до того, как разрушение материалов приведет
к потере прочности и устойчивости сооружения.
Первый шаг, который необходимо предпринять при обследовании же
лезобетонных конструкций, требующих ремонта, заключается в установ-
лении причины разрушения. Опыт автора свидетельствует, что в подав-
ляющем большинстве елхчаев не существует опасности быстрого обруше-
ния. Более того, маловероятно, что обрушение произойдет вообще, если,
конечно, необходимый ремонт был выполнен своевременно.
Наиболее распространенными причинами разрушения являются недос-
таточная толщина защитного слоя арматуры, низкое качество бетона, не-
заделанные трещины от теплового воздействия пли усадки бетона. Эти де-
фекты усугубляются в некоторых случаях содержащимися в бетоне хло-
ридами кальция, ионы которого способствуют коррозии арматуры. Хлори-
ды в бетоне могут в определенных условиях значительно снизить делго-
ве шость отремонтированных конструкций.
В данной монографии под термином «железобетонные конструкции»
подразумеваются конструкции из бетона на портландцементе. В некоторых
случаях для ремонтных работ рекомендуется глиноземный цемент, и это
может вызвать некоторое недоумение в связи с тем, что он не удовлетво-
ряет требованиям современных нормативных документов по строительству.
Кроме того, все ссылки на этот тип цемента (НАС) исключены из сбор-
ника материалов Научно-исследовательского центра по строительству №174
«Бетон в условиях сульфатосодержащпх грунтов и грунтовых вод».
Автор считает, однако, что применение глиноземистого цемента при
выполнении определенных ремонтных работ может дать вполне удовлет-
ворительные результаты. Он также ставит вопрос, не были ли слишком
поспешными все выводы относительно глиноземистых цементов в норма-
тивных документах по строительству и официальных публикациях. Автор
выражает надежду, что в результате проводимых сейчас эксперименталь-
ных н научно-исследовательских работ запрет иi использование этого ви-
да цемента будет снят.
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ
ПРИ РЕМОНТЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ
Выбор материалов, которые можно эффективно использо-
вать для качественного ремонта железобетонных сооружений,
довольно ограничен. Наиболее часто применяются бетон и раст-
вор, изготовленные из тех же цементов и заполнителей, что и
подлежащая ремонту конструкция. В случае разрушения бе-
тона при химическом воздействии может возникнуть необходи-
мость в применении другого типа цемента или защитного
покрытия.
Разрушение части сооружения после ремонта происходит,
как правило, вследствие полной или частичной потери сцеп-
ления между старым и новым бетоном. Прочность такого сцеп-
ления непосредственно связана с качеством подготовки бетон-
ной поверхности основной конструкции. За последнее время
много внимания было уделено разработке вяжущих материалов.
Подавляющее большинство бетонных сооружений, требу-
ющих ремонта, имеет арматуру, и коррозия стали играет весь-
ма существенную роль в разупрочнении этих сооружений. При
коррозии черных металлов продукты коррозии занимают боль-
ший объем, чем сам исходный металл. Образование продук-
тов коррозии приводит к расслоению части примыкающего
к арматуре бетона.
Защитные свойства бетона по отношению к стали име-
ют большое значение для долговечности арматуры и соору-
жения в целом. Качественные бетон и раствор на портландце-
менте могут обеспечить постоянную защиту стали благодаря
щелочной среде, создаваемой цементным тестом. Эта важная
проблема подробно рассматривается в главе 2. Существенное
значение имеет выбор материалов для замены поврежденного
II расслоившегося бетона и восстановления прочного защитного
слоя.
1.1. ТИПЫ ЦЕМЕНТА
В данной книге все цементы делятся на портландцементы и
непортландцементы. В строительной промышленности Вели-
кобритании портландцемент потребляется в значительно боль-
ших количествах, чем все другие типы. В 1973 г. на эти
цели было затрачено примерно 20 млн. т.
1.1.1. Обыкновенный
и быстрдтвердеющий портландцемент
В Великобритании эти два типа цемента включены в Бри-
танский стандарт BS 12. Они составляют большую часть всех
портландцементов, применяемых для ремонта бетонных конст-
7
рукцпй, причем преобладает применение обыкновенного порт-
ландцемента.
Основное различие между этими двумя типами цемента —
скорость нарастания прочности. У быстротвердеющего порт-
ландцемента скорость возрастает в основном вследствие уве-
личения тонкости помола; как правило, его удельная поверх-
ность равна примерно 4300 см2/г. Быстрое твердение сопровож-
дается увеличением скорости тепловыделения при гидратации,
что, в свою очередь, повышает температуру твердеющего бе-
тона в течение первых 15—40 ч после укладки. Однако ско-
рость твердения и выделения тепла при гидратации зависит
не только от тонкости помола, но и от химического состава
цемента.
1.1.2. Сульфатостойкий портландцемент
Соответствующий Британский стандарт — BS 4027. По проч-
ности и другим физическим свойствам сульфатостойкий порт-
ландцемент аналогичен обыкновенному портландцементу. Од-
нако по цвету он темнее, чем большинство обыкновенных и
быстротвердеющих портландцементов. Существенным различи-
ем является ограничение содержания (максимум до 3%) трех-
кальциевого алюмината (СзА).
Именно трехкальциевый алюминат в портландцементе под-
вергается воздействию сульфатов в растворе. Эта химическая
реакция приводит к образованию эттрингита, который оказы-
вает разрушительное воздействие на бетон, вызывая измене-
ние объема и снижение прочности. При использовании доба-
вок с этим типом цемента рекомедуется обращаться к фирме-
изготовителю. Никогда не следует применять хлорид кальция,
так как сопротивление сульфатной агрессии со временем бу-
дет уменьшаться. Сульфатостойкий портландцемент, как и все
портландцементы, подвергается воздействию кислот.
1.1.3. Белый и цветные портландцементы
Белый портландцемент — это портландцемент, отвечающий
требованиям BS 12 «Портландцемент, обыкновенный н быстро-
твердеюшнй». Особенностью этого цемента является то, что в
качестве сырья для него выбирается только белая фарфоро-
вая глина при минимальном содержании марганца и железа.
Цветные портландцементы (кроме белого и пастельных то-
нов), как правило, состоят из обыкновенного портландцемента
и добавляемого на заводе пигмента. Применяемые пигменты
регламентированы стандартом BS 1014 «Пигменты для цемен-
та и бетона», цветные портландцементы — стандартом BS 12.
Такие цементы следует применять лишь в тех случаях, когда
желательно получить такой же цвет, что и у конструкции. Од-
нако иаилучпше результаты будут получены при подборе ппг-
8
ментов в пробных смесях, так как цвет изменяется во времени
и под действием эрозии.
Иногда возникает вопрос о необходимости увеличения со-
держания цемента в бетонной смеси или растворе в связи с
наличием в цементе пигментов. На этот вопрос нельзя отве-
тить однозначно. Когда необходимо обеспечить долговечность
и непроницаемость, по мнению автора, следует увеличивать
установленное количество цемента в зависимости от содержа-
ния пигмента. Если основной параметр -— прочность, то един-
ственно правильным решением будет изготовление пробных
смесей, так как прочность обыкновенного портландцемента в
определенных пределах изменяется.
1.4.4. Сверхбыстротвердеющий портландцемент
Этот вид портландцемента появился в Великобритании не-
сколько лет назад под фирменным названием «евпфткрит». В
период написания книги, т. е. в 1976 г., этот цемент еще не
был включен в Британский стандарт, но был опубликован Сер-
тификат о качестве № 73/170. Фирмы-изготовители определяют
его как портландцемент исключительно тонкого помола и с боль-
шим, чем у обыкновенного портландцемента, содержанием гип-
са; в остальном он отвечает требованиям стандарта BS 12.
Сверхбыстротвердеющий портландцемент не содержит ника-
ких других добавок. Удельная поверхность этого цемента —
от 7000 до 9000 см2/г по сравнению с удельной поверхностью
3400 см2/г среднего обыкновенного портландцемента и 4300 см2/г
среднего быстротвердеющего портландцемента.
Эксперименты, проведенные по заданию Научно-техничес-
кого совета по выдаче сертификатов о качестве, подтвердили,
что цемент «свифткрит» через 24 ч набирает такую же проч-
ность, как и аналогичная бетонная смесь на быстротвердеюшем
портландцементе за 7 сут. В Сертификате о качестве содер-
жится ряд правил по применению этого цемента и приводит-
ся таблица с подробным сравнением цемента «свифткрит» с
обыкновенным и быстротвердеющим портландцементами.
Сверхбыстротвердеющий портландцемент примерно на 50—
60% дороже обыкновенного, но это не имеет существенного
значения в тех случаях, когда требуется получить бетон весь-
ма высокой прочности в раннем возрасте.
1.1.5. Глиноземистый цемент
В период подготовки данной книги в Великобритании воз-
никло много разногласий относительно возможности примене-
ния для строительных конструкций бетона на глиноземистом
цементе. К сожалению, это было вызвано разрушением двух
балок покрытия в здании школы. Поскольку в британской прес-
се и даже в некоторых технических журналах появилось мно-
й
го недостоверной информации, автор считает целесообразным
представить краткую и объективную оценку основных характе-
ристик бетона па глиноземистом цементе и показать, в чем
его существенное отличие от бетона на портландцементе.
Глиноземистый цемент включен в Британский стандарт
BS915. Примерно 60% мировых поставок этого цемента (за
исключением СССР) производит фирма «Лафарг Фонду Ин-
тернешнл». Около 90% этого количества применяется в жа-
роупорных бетонах, где высокая конструктивная прочность
необязательна.
Глиноземистый цемент существенно отличается от портланд-
цемента по своему химическому составу — он в основном со-
стоит из алюминатов кальция. Этот вид цемента гораздо тем-
нее (темно-серый), чем обыкновенный и быстротвердеющий
портландцементы. Светлые глиноземистые цементы и темные
оттенки сульфатостойкого портландцемента почти одинаковы
по цвету. Глиноземистый цемент схватывается и набирает проч-
ность при смешивании с водой и при нормальной температу-
ре имеет такой же срок схватывания, как и обыкновенный
портландцемент. Однако при повышении температуры окру-
жающей среды в обычных климатических условиях Великобри-
тании срок схватывания глиноземистого цемента увеличивает-
ся, тогда как у портландцемента уменьшается. Следует, одна-
ко, помнить, что в странах с более теплым климатом при тем-
пературе выше 30°С срок схватывания сокращается. Схваты-
вание происходит быстрее, а в особых случаях наблюдается
даже «мгновенное» схватывание. С другой стороны, глиноземис-
тый цемент очень быстро набирает прочность и через 24 ч она
обычно составляет 80% расчетной, в то время как портланд-
цемент достигает 80—85% прочности только через 28 сут. •
Быстрое увеличение прочности сопровождается интенсив-
ным выделением теплоты гидратации. В этом есть свои преиму-
щества и недостатки. Быстрая экзотермпя особенно благоприят-
на при работе в условиях низких температур. Она также дает
возможность осуществлять аварийный ремонт и другие ана-
логичные работы в короткий срок. Во избежание преждевре-
менного высыхания поверхности бетон следует выдерживать
во влажных условиях, а в целях быстрого рассеяния тепла
укладывать относительно тонкими слоями. Рекомендуется ог-
раничивать толщину слоя 500 мм. Практически это означает,
что стена толщиной 1 м может возводиться непрерывно без
всяких горизонтальных швов (как при использовании бетона
на портландцементе). Однако в некоторых случаях (например,
в фундаментах под печи) возникает необходимость укладывать
большие объемы бетона на глиноземистом цементе. Чтобы
уменьшить термическое растрескивание, в массив фундамента
укладывают специальную сетчатую арматуру, а также трубы,
по которым пропускают очень холодную воду.
10
Правильно подобранный, уложенный и выдержанный бетон
на глиноземистом цементе обладает большей, чем у бетона
па портландцементе, устойчивостью к действию многих хими-
ческих веществ, включая сульфаты, сахара, растительные мас-
ла и некоторые слабые кислоты, в том числе молочную. Гли-
ноземистый цемент не входит в категорию химически стойких
цементов.
Такие вещества, как хлориды и слабые едкие и иеедкие ще-
лочи, оказывающие на бетон на портландцементе лишь незна-
чительное воздействие, разрушают бетон на глиноземистом це-
менте.
Для обеспечения долговечности и максимальной стойкости
против химической агрессин следует предъявлять те же требо-
вания, что и к бетону на портландцементе. Это высокое со-
держание цемента (не менее 400 кг/м3), низкое водоцементное
отношение (не более 0,4), тщательное уплотнение и выдер-
живание во влажных условиях. Соблюдение этих правил поз-
воляет получить плотный непроницаемый бетон, что весьма
существенно для обеспечения долговечности. Долговечность бе-
тона на глиноземистом цементе в морской воде рассмотрена
в главе 5. Глиноземистый цемент требует более крупного, чем
обыкновенный портландцемент, помола (его удельная поверх-
ность около 3000 см2/г по сравнению с 3500 см2/г среднего обык-
новенного портландцемента). Это ^обстоятельство совмест-
но с другими физическими характеристиками частиц цемента
дает возможность приготовлять удобоукладываемые смеси с
более низкими водоцементными отношениями, чем у смесей на
портландцементе с такой же удобоукладываемостьто.
В связи с этим уместно остановиться на наиболее противо-
речивом свойстве глиноземистого цемента, а именно — на
«перекристаллизации». По этому поводу было опубликовано
немало работ, и суть этого явления можно кратко свести к
следующему: гидраты, вызывающие быстрое нарастание проч-
ности глиноземистого цемента, метастабнльны и переходят в
более плотную и устойчивую форму. Неопубликованная рабо-
та Ширли, сообщение Френча и его коллег в журнале «Бетон»
(август 1971, с. 3—8) и доклад д-ра Джорджа в 1975 г. сви-
детельствуют о том, что явление перекристаллизации можно
учитывать относительно простым способом в процессе проек-
тирования бетонной смеси. Короче говоря, степень воздейст-
вия перекристаллизации зависит преимущественно от ее ско-
рости, а скорость, в свою очередь, от температуры в период
твердеция бетона и температуры окружающей среды во время
его эксплуатации. Исходное водоцементное отношение (В1Ц)
определяет в основном прочность бетона после перекристалли-
зации. Есть основания полагать, что перекристаллизация не
имеет большого практического значения при условии, что бе-
тонная смесь была запроектирована с учетом тщательного уп-
Н
лотненпя и с водоцементным отношением, соответствующим
максимальной температуре во время срока службы конструк-
ции. К сожалению, приемлемая формула, включающая водо-
цементное отношение и температуру и соотносящая их с ми-
нимальной прочностью, не установлена. Более всего учитыва-
лись эти зависимости в статье, опубликованной в журнале «Ныо
Сивил Инджиннер» (21 марта 1974 г., с. 40 и 43) и в пуб-
ликации д-ра Джорджа из «Лафарг Фонду Интернешнл».
Глиноземистый цемент следует применять:
а) для ремонта конструкций, бетон которых изготовлен на
глиноземистом цементе;
б) при необходимости срочного ремонта бетонных полов на
портландцементе;
в) для ремонта полов в неотапливаемых складах;
г) при восстановлении и ремонте морских сооружений;
д) при торкретировании или оштукатуривании в тех слу-
чаях, когда требуется большая по сравнению с портландце-
ментом жаростойкость или химическая стойкость.
Было проведено много исследований, направленных на раз-
работку относительно быстрого, простого и надежного метода
натурных испытаний, при помощи которого можно было бы об-
наружить глиноземистый цемент в бетонном элементе. Боль-
ших успехов в этом добилась Научно-исследовательская строи-
тельная станция. Ниже приведен отрывок из ее информацион-
ного листка TS 15/74, опубликованного в октябре 1974 г.:
«Испытание включает экстрагирование 1 г образца порошко-
образного бетона десятью миллилитрами 0,1 н. раствора NaOH,
и после фильтрования обработку экстракта «оксином» (8-ок-
сихннолпном) при соответствующих условиях. Обильное об-
разование желтого осадка указывает на наличие в бетоне гли-
ноземистого цемента.
Желтый осадок указывает на то, что в бетоне содержится
значительное количество алюминия. При проведении испы-
тания с бетонами на портландцементах раствор остается до-
вольно прозрачным или слегка мутнеет».
1.1.6. Цементы, устойчивые
к химической агрессии
Эти виды цемента используют лишь в тех случаях, когда
требуется очень небольшое количество бетона, ио их широко
применяют в растворах при устройстве и ремонте облицовки
пз кирпича, устойчивого к химической агрессии. Их использу-
ют и при облицовке резервуаров для очень агрессивных жид-
костей.
Двумя основными типами таких цементов являются поли-
мерцементы и силикатные цементы; некоторые сорта послед-
него — жаростойкие. В настоящее время можно получать це-
12
менты, устойчивые к агрессивному воздействию большинства
распространенных химических веществ, за исключением фто-
ристоводородной кислоты концентрацией выше 40%.
Эти цементы обычно состоят из порошка и жидкости для
затворения (называемой иногда сиропом), которые смешива-
ют в определенных пропорциях.
1.2. СРАВНЕНИЕ БРИТАНСКИХ
И АМЕРИКАНСКИХ ЦЕМЕНТОВ
В связи с участием в международных подрядах консультан-
тов и подрядчиков как из Великобритании, так и из США це-
лесообразно привести некоторые общие сведения о портланд-
цементах этих двух стран.
Непосредственное сравнение стандартных спецификаций
обеих стран может ввести в заблуждение, ибо требования и ме-
тоды испытаний различны. Однако с помощью табл. 1.1 мож-
но провести приблизительные сопоставления.
ТАБЛИЦА 1.1. ОБОЗНАЧЕНИЕ ТИПА ЦЕМЕНТА В СТАНДАРТАХ
ASTM И БРИТАНСКОМ
Тип цемента Документ ASTM Британский стандарт
Обыкновенный порт- ландцемент Сульфатостойкпй иизко- термичиый Быстротвердеющий Низкотермнчный Сульфатостойкпй Воздухововлекающий (разный) С 150-67, тпп I С 150-67, тпп П С-150-67, тип III С-150-67, тип IV С-150-67, тип V С-175-67, типы IA, ПА, ША BS 12: 1958 Не имеется BS 12: 1958 BS 1370 : 1958 BS 4027: 1966 Не имеется
1.3. СТАЛЬНАЯ АРМАТУРА
Стальная арматура для бетона, включая преднапряженный,
регламентируется семью британскими стандартами.
Существуют три типа арматурной стали для обычного же-
лезобетона: гладкие горячекатаные стержни из малоуглеродис-
той стали (BS 4449); холоднокатаные стальные стержни (BS
4461); стальная сетка (BS 4483).
Высокопрочная стальная арматура выпускается нескольких
видов: холоднокатаные витые стержни, на которых ясно вид-
ны витки, холоднокатаные ребристые стержни и горячеката-
ные фасонные.
1.3.1. ‘Оцинкованная арматура
В период написания книги (1976 г.) не было специального
Британского стандарта ни па оцинкованную стальную арма-
ТУРУ» ни на оцинкованную предиапрягаемую проволоку, хотя
13
то и другое в небольшом количестве применяется в Вели-
кобритании и в большей степени в США. Сторонники бо-
лее широкого использования оцинкованной арматуры исходят
из того, что надежность и долговечность железобетонных конст-
рукций определяются даже незначительными повреждениями
в течение срока службы. Поэтому любые практические ме-
роприятия, направленные для увеличения долговечности, весь-
ма желательны. Всем известно, что сталь корродирует быст-
рее, чем бетон. С другой стороны, необходимо сохранять чувст-
во меры п помнить о том, что арматура не подвергается кор-
розии только в тех случаях, когда сталь защищена достаточ-
ным по толщине слоем плотного бетона. Но если внешние ус-
ловия являются исключительно агрессивными, то их воздейст-
вию в первую очередь подвергается сам бетон. Может также
произойти механическое повреждение бетона с обнажением
стали.
Однако иногда возникают такие обстоятельства, при кото-
рых применение оцинкованных арматуры и напрягающей про-
волоки оправдано. О некоторых из этих обстоятельств упоми-
нается позднее в этой книге.
Дальнейшая информация о применении и свойствах оцин-
кованной арматуры приведена в главе 2. Цинкование заклю-
чается в покрытии стали слоем цинка. Оно выполняется по-
гружением стали в ванны с расплавленным цинком или элект-
ролитическим осаждением цинка из раствора.
1.3.2. Нержавеющая сталь
Существует три основных класса нержавеющей стали: мар-
тенситная, ферритная и аустенитная. В строительстве и тех-
нике наиболее широко применяют аустенитную сталь — сплав
железа, хрома и никеля, а два вида сталей этого класса со-
держат также небольшой процент молибдена. Более всего от-
вечает требованиям внешних ремонтных работ сталь марки
En 581 (известная также как сталь 316). Ее состав—18% хро-
ма, 10% никеля п 3% молибдена. Она очень устойчива про-
тив коррозии, но по сравнению с малоуглеродистой дорога.
Сталь легко поддается сварке. Однако она может быть немаг-
нитной пли магнитной лишь в очень незначительной степени,
поэтому обнаружить ее обычным измерителем защитного слоя
(ПЗС) почти невозможно. Еще одна трудность заключается
в том, что малоуглеродистая сталь при соприкосновении с нер-
жавеющей сталью может подвергаться ускоренной коррозии,
т. е. служить анодом по отношению к нержавеющей стали. По
этим вопросам рекомендуется обращаться к одной из специа-
лизированных фирм.
Применение нержавеющей стали оправдано лишь в исклю-
чительных случаях, когда пет уверенности в том, что обычная
14
защита является достаточно эффективной. В ремонтных рабо-
тах нержавеющую сталь, по-видимому, следует применять для
изготовления штифтов, крепежных деталей, анкеров, а также
арматурных сеток для относительно небольших участков, вос-
станавливаемых при помощи раствора. Стоимость нержаве-
ющей стали в 8 раз выше стоимости малоуглеродистой.
' 1.4. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ
В ремонтных работах цветные металлы применяют огра-
ниченно.
1.4.1. Алюминий
Если неанодированный алюминий используется в непосред-
ственном контакте с влажным бетоном, то металл следует
покрывать толстым слоем битумного лака или другим материа-
лом, на который не действуют едкие щелочи цемента.
Анодирование увеличивает долговечность, сопротивление
коррозии и улучшает внешний вид алюминия. Анодирование —
это процесс нанесения на металл толстого покрытия из ме-
таллического окисла, состоящего -из отдельных слоев. Окислы
могут быть окрашены при помощи пигментов. Окись алюми-
ния инертна и относительно непроницаема, особенно в случае
погружения поверхности в горячую воду, содержащую хроматы.
Алюминий обычно служит анодом по отношению к стали,
но некоторые его сплавы »— катодом. Поэтому нужно прини-
мать определенные меры в случае контакта этих двух металлов.
1.4.2. Медь
При строительстве зданий, водопроводных и канализацион-
ных сооружений медь, как правило, устойчива против агрессив-
ного воздействия. Она не подвергается коррозии под действи-
ем бетона на портландцементе, если в нем нет хлоридов. Медь
является катодом по отношению к стали, и если эти два метал-
ла соприкасаются при наличии влаги, то возможна коррозия
стали.
1.4.3. Фосфористая и пушечная бронза
Бронза — это сплав меди и олова. Фосфористая бронза со-
держит фосфор в виде фосфида меди. Она устойчива в средах,
к пушечной бронзе, которая представляет собой бронзу при-
в которых корродируют черные металлы. Это же относится и
мерно с 9%-ным содержанием олова.
1.5 ЗАПОЛНИТЕЛИ
Считают, что заполнители в бетоне и растворе не играют
такой важной роли при ремонтных работах, как при возведе-
нии новых сооружений. Однако целесообразно отметить
некоторые общие полфкения в связи с тем, что низкое качест-
1!
во заполнителей, распространенных в некоторых района/, мо-
жет способствовать разрушению бетона. В Великобритании за-
полнители, полученные из естественных источников, такие, как
гравий, карьерный несортированный песок, карьерный камень
и морской материал, должны отвечать требованиям стандарта
BS 882 «Заполнители для бетона из естественных источников».
Испытания заполнителей регламентированы стандартом BS 812
«Методы взятия образцов и испытания минеральных заполни-
телей, песка и минеральных порошков». Важно отметить, что
Британский стандарт 882 содержит следующий пункт: «Нель-
зя проводить никаких упрощенных испытаний на долговечность
и морозостойкость бетона или коррозию арматуры; только зна-
ние свойств бетона на данном заполнителе, сведения о его
месторождении являются единственно надежным средством
оценки...».
Повышенная усадка естественных заполнителей может
вызвать серьезные трудности. В Великобритании это свойство
присуще лишь некоторым заполнителям, находящимся в Шот-
ландии, но в других странах оно является важным фактором
при выборе месторождения заполнителя. Эта характеристика
подробно рассматривается в сборнике материалов Научно-ис-
следовательского центра по строительству № 35 «Усадка ес-
тественных заполнителей в бетоне». Реакция заполнителя со
щелочью — еще одна проблема, о которой не следует забы-
вать при работе с заполнителями из ранее неизвестного или
непроверенного источника сырья. Эта очень сложная пробле-
ма выходит за рамки данной монографии.
В каждом отдельном случае могут иметь значение такие
факторы, как источник и особенности классификации; форма
частиц и текстура поверхности; гранулометрический состав
(ситовый анализ), включая содержание глины, ила и пыли;
органические примеси; содержание солей, особенно в мелком
заполнителе, в частности хлоридов и сульфатов; механические
свойства; показатель чешуйчатостп; содержание ракушек (это
относится в основном к морским заполнителям).
В Великобритании усиливается тенденция с осторожностью
относиться к любой значительной концентрации хлоридов в
железобетоне. В период написания книги Строительными
нормами СР НО «Применение бетона в несущих конструкциях»
допускалось максимальное содержание в железобетоне безвод-
ного хлорида кальция не более 1,5% массы цемента. На
преднапряженный бетон в этом смысле налагался запрет.
Однако были предприняты действия, направленные на пере-
смотр норм, в результате которых можно было бы эффективно
получать свободный от хлоридов бетон. Практически это озна-
чало бы такую же концентрацию ионов хлорида, которая ха-
рактерна для обычной питьевой воды. Использование морской
воты при производстве бетона рассмотрено в главе 2.
16
Особенно трудно было дать определение органическим
примесям и установить допустимо возможное их содержание.
Самый лучший метод — проводить испытания, используя за-
грязненные н в качестве контрольных чистые заполнители,
чтобы определить разницу в сроках схватывания, скорости
нарастания прочности и сравнительную прочность через 7 и 28
сут у этих двух групп.
Не существует официальных норм о допускаемом содержа-
нии ракушек в заполнителе, но количество их, приведенное
ниже, как правило, можно считать допустимым.
Размер заполнителя, мм Максимальное со- держание раку- шек, % массы сухого вещества Размер заполнителя, мм Максимальное со- держание раку- шек. % массы сухого всщессва
40 2 10 15
20 5 Мелкий заполни- 30
тель
Большое значение имеют размер и форма ракушек, а также
условия окружающей среды, в которых будет находиться бе-
тон. Крупные ракушки могут отрицательно влиять на долго-
вечность и внешний вид бетонной поверхности. При мелких
ракушках неправильной формы может потребоваться большое
количество воды затворения. Так как ракушки в основном
состоят из известняка, то это следует учитывать при химичес-
ком анализе бетона для определения потребного количества
цемента (как для известнякового заполнителя).
1.6. ДОБАВКИ ДЛЯ БЕТОНА
Добавка — это химическое соединение, которое вводится
в бетон, жидкое цементное тесто или строительный раствор
в период смешивания с целью придания смеси заданных
свойств.
Добавки иногда называют «присадками», но этот термин
больше подходит к химическим веществам, добавляемым к
цементу на заводах в процессе его производства.
При употреблении добавок с любым типом цемента (за
исключением обыкновенного и быстротвердеющего портланд-
цемента) следует заручиться согласием фирмы — поставщика
цемента.
Добавки в основном применяют в следующих случаях.
1. Для ускорения процесса схватывания цемента и тверде-
ния бетона или раствора. Такие добавки называют ускори-
телями твердения бетона.
2. Для замедления процесса схватывания цемента и умень-
шения скорости твердения смеси. Такие добавки называют
замедлителями.
17
3. Для вовлечения воздуха в смесь (воздухововлекающие
добавки). С помощью этих добавок получают бетонную смесь
с вовлеченным воздухом, которую не следует смешивать с
газобетоном. Газобетон получают посредством других добавок
и применяют для других целей.
1.6.1. Ускорители твердения бетона
Ускорители целесообразно применять в холодную погоду и
при необходимости выполнения срочного ремонта, например
в период между морскими приливами и при ремонте отдельных
участков бетонных полов. 1
В качестве активного составляющего в подавляющей части
ускорителей, применяемых в бетоне, используется хлорид
кальция (СаС12). Это вещество не только ускоряет химическую
реакцию' между цементом и водой, но и обладает следующими
важнейшими свойствами: он очень агрессивен по отношению
к черным металлам, увеличивает усадку смеси при высыхании
и уменьшает сопротивление сульфатам сульфатостойкого порт-
ландцемента.
Беспристрастная техническая оценка показала бы, что
СаС12 можно безопасно использовать в бетоне при условии
абсолютного выполнения многих требований. На практике же
на строительных площадках часто невозможно обеспечить сто-
процентное их выполнение Поэтому автор не рекомендует
пользоваться хлоридом кальция (за исключением временных
аварийных работ), если специалист, несущий ответственность
за проведение работ, не имеет полной уверенности в том, что
все необходимые условия будут строго выполняться.
Вследствие упомянутых серьезных недостатков хлорида
кальция была проделана большая работа, направленная на
получение хорошего заменителя как основы ускоряющей до-
бавки. До настоящего времени только два соединения в какой-
то мере отвечают предъявляемым требованиям: это формиат
кальция и карбонат натрия.
Наиболее эффективным и удовлетворительным методом
ускорения схватывания и твердения бетона на портландцемен-
те является применение подогретой бетонной смеси или про-
грев бетона после укладки.
1.6.2. Замедлители
Замедлители применяют в основном в двух случаях. В пер-
вом случае в качестве необходимого составляющего бетонной
смеси, когда требуется увеличить срок схватывания цемента
и уменьшить скорость твердения бетона, во втором случае —
при изготовлении сборных элементов для замедления схваты-
вания и твердения бетона только па поверхности с тем, чтобы
облегчить ее обработку после распалубки.
18
Замедлителями обычно являются сахара или подобные сое-
динения, но можно применять и буру. На очень сложную реак-
цию между замедляющими добавками и портландцементом
влияют химический состав цемента и температура твердения
бетона. Поэтому период замедления можно определить только
приблизительно и точно предусмотреть результаты практиче-
ски невозможно.
1.6.3. Воздухововлекающие добавки
Бетон с воздухововлекающими добавками применяют для
дорожных покрытий и наружной облицовки, чтобы противо-
действовать разрушающим воздействиям мороза и солей про-
тив обледенения. Однако воздухововлекающие добавки можно
успешно использовать в бетонах и растворах, применяемых
для ремонта и восстановления железобетонных конструкции,
расположенных иа очень открытых для атмосферного воздей-
ствия участках северных районов Великобритании, а также
при ремонте морских сооружений в северных широтах. В са-
мом начале, когда воздухововлекающие добавки вводили в
бетон для придания ему морозостойкости, было замечено, что
эти вещества придают бетонной смеси и другие полезные
свойства, а именно:
а) уменьшают (а при благоприятных обстоятельствах мо-
гут полностью исключать) образование трещин при пластичес-
кой усадке;
б) уменьшают размывание водой хорошо обработанной по-
верхности бетона;
в) улучшают удобоукладываемость.
Лучшие воздухововлекающие добавки — полимеры. Их
следует осторожно добавлять в воду затворения. Доза должна
точно контролироваться, а добавка равномерно распределяться
по всему замесу. Цель введения воздухововлекающей добав-
ки — получить большое количество крошечных пузырьков
воздуха, изменяющих поровую структуру бетона. В результате
вовлечения воздуха (примерно 4,5±1,5%) незначительно
снижается прочность бетона на сжатие, но в то же время
улучшается его удобообрабатываемость.
Воздухововлекающие добавки не следует путать с алюми-
ниевым порошком, который применяется при производстве
легкого газобетона и раствора.
1.6.4. Пластификаторы или добавки,
улучшающие удобоукладываемость бетона
Эти добавки можно разделить на два основных класса:
лигносульфонаты, называемые также лигнинами, и мыла, или
стеараты; мелкоизмельчеиные порошки.
Лигносульфонаты ц. стеараты действуют в значительной
19
степени как смазочные вещества. Таким образом, количество
воды, необходимой для получения смеси с заданной удобо-
укладываемостыо1, может быть уменьшено, или же при неиз-
менном водоцементном отношении может быть увеличена
удобоукладываемость. Некоторые из этих веществ, в частности
стеараты, придают бетону и раствору определенную степень
гидрофобности, поэтому их иногда называют водостойкими.
Избыточное количество некоторых из этих веществ замедляет
схватывание, а слишком большое может привести к постоянно-
му снижению прочности на сжатие.
В группу мелкоизмельченных порошков входят зола пыле-
видного топлива (зола уноса), порошкообразная гашеная из-
весть, порошкообразные известняк и бентонит. Сам портланд-
цемент является хорошим пластификатором и увеличение его
количества может разрешить проблему расслоения и жест-
кости'бетонной смеси. В зависимости от свойств и количества
употребленного порошка потребность воды для бетонной смеси
может увеличиться, но в таком случае улучшится и ее связую-
щая способность.
Короче говоря, оба класса (лигнины и стеараты, а также
порошки) имеют свои области применения и являются падеж
ными при условии правильного употребления. С их помощью
получают удобоукладываемую смесь, которую можно уплот-
нять глубинными вибраторами и виброрейками.
Многие поставщики добавок изготавливают такие вещест-
ва, которые служат нескольким целям. Это означает, что мож-
но получить пластификаторы, действующие как замедлители,
и пластификаторы, обладающие свойствами ускорителей. По-
этому важно иметь все сведения об основном составе и о воз-
действии той пли иной добавки на бетон до ее употребления.
1.6.5. Су пер пластифицирующие добавки
для бетона
Это относительно новый вид химических добавок, применя-
емых в Великобритании. Однако в промышленном производ-
стве Японии их используют примерно с 1967 г., а в ФРГ — с
1972 г. Суперпластпфикаторы по своему химическому составу
отличаются от обычных пластификаторов, употребляемых по-
всеместно в настоящее время. Ими можно надежно пользовать-
ся в больших дозах при соблюдении общих положений, изло-
женных в этом разделе.:
Суперпластификаторы используют в двух целях — для
получения литого бетона и бетона с нормальной удобоукла-
дываемостыо, но с очень низким водоцемеитным отношением,
обеспечивающим высокую прочность. В задачу данного раз-
дела не входит рассмотрение химического состава различных
20
видов суперпластификаторов, имеющихся в Великобритании,
однако их можно разбить на три группы: I) меламииофор-
мальдегидные сульфированные соединения; 2) нафталин-
формальдегидные сульфированные соединения; 3) модифици-
рованные лигносульфонаты.
Особенно надежными и эффективными оказались первые
две группы.
Научные исследования и натурные испытания, проведенные
в ФРГ, Японии и Великобритании, показали, что введение
этих химических соединений не оказывает никакого вредного
воздействия на долговечность бетона, его защитные свойства
по отношению к стали и показатели длительной прочности.
Для получения бетона, который будет «течь», но не рассла-
иваться, необходимо чтобы до введения добавки осадка конуса
составляла примерно 50—75 мм. Содержание мелкого запол-
нителя (песка) в смеси должно быть увеличено на 4—5%, а
крупного — соответственно уменьшено с целью сохранения
отношения заполнителя к цементу. Суперпластпфикатор вводят
в смесь после затворения водой. После его введения процесс
перемешивания следует продолжать по меньшей мере еше
2 мин.
Правильно изготовленный бетон с суперпластификатором
имеет осадку конуса около 200 мм (в случае подвижной смеси)
и почти полностью самоуплотняется. Он пластичен, но не рас-
слаивается. Во избежание расслоения нужно строго следить
за дозированием составляющей смеси при приготовлении бето-
на, особенно за содержанием песка, и первоначальной вели-
чиной осадки конуса.
Вследствие опасности расслоения смеси при использовании
суперпластификаторов особенно важно до введения добавок
делать пробные замесы, чтобы гарантировать точное соблюде-
ние в бетоне проектного состава (включая тип и грануломет-
рический состав крупного .и мелкого заполнителя).
Максимальная удобоукладываемость сохраняется обычно в
течение 30—60 мин , а затем бетон быстро теряет пластичность
и загустевает. Литературные данные о суперпластпфикаторах
подтверждают, что они очень полезны в производстве бетона.
Одним из основных условий при производстве высокока-
чественного бетона в конструкции является необходимость его
тщательного уплотнения. Для достижения высокой прочности
бетон необходимо хорошо уплотнить, однако сделать это часто
бывает трудно (а в некоторых случаях почти невозможно).
Особенно это относится к случаям, когда бетон используется
для ремонта стен, колонн и элементов небольшого поперечного
сечения.
Читатель может получить дополнительные сведения о су-
перпластифнкаторах, обратившись к библиографии в копие
этой главы. *
21
1.6.6. Зола-унос (РГЛ)
Зола-унос остается в очень большом количестве при сгора-
нии каменного угля, на котором работают электростанции. Это
мелкий порошок с такой же удельной поверхностью', как у
обычного портландцемента, т. е. около 3400 см7г. Однако ее
плотность значительно ниже, чем у цемента, и находится в
пределах от 1,9 до 2,3 (плотность обыкновенного портланд-
цемента примерно 3,12). Основными химическими веществами
в золе-уносе являются окислы кремния, железа и алюминия
наряду с небольшим количеством углерода и серы. Соответ-
ствующий Британский стандарт — BS 3892 «Зола-унос для
использования в бетоне». Стандарт ограничивает содержание
в золе горючего материала и соединений серы. Зола-унос
обладает некоторыми гидравлическими свойствами, н это ос-
новная причина се применения в некоторых типах бетона и
жидком цементном растворе.
При использовании золы-уноса в бетоне для несущих кон-
струкций следует учитывать следующие факторы.
1. Зола-унос должна вводиться в бетон или раствор только
прп письменном согласии технического представителя заказ-
чика.
2. Для всех марок бетона, используемых при изготовлении
несущих конструкций, для обеспечения долговечности следует
точно установить минимальное содержание цемента. Замена
цемента золой-уносом не должна уменьшать содержания це-
мента ниже этого минимального количества.
3. Химический состав и гидравлические свойства золы уно-
са во многом зависят от типа сжигаемого угля и от характери
стик процесса горения на электростанции. Изменение этих
параметров может влиять на прочность бетона при сжатии
как в раннем возрасте, так п в более поздние периоды, напри-
мер через 3, 6 и 12 мес.
Внимательное рассмотрение п. 1 показывает, что он имеет
большее значение, чем это может показаться с первого взгля-
да. Требования к минимальному содержанию цемента основа-
ны на многолетней практике, и они оказывают непосредствен-
ное влияние на долговечность. Долговечность — очень широкий
термин. Он включает в себя сопротивление таким воздействи-
ям, как замораживание и оттаивание, проникание влаги (не-
проницаемость), химическое воздействие и глубина карбониза-
ции в зависимости от времени. Автор не встречал опубликован-
ных работ, в которых говорилось бы о том, что бетон в отно-
сительно тонких несущих элементах, в котором часть мини-
мального содержания цемента была заменена золой-уносом,
столь же долговечен, как и бетон без такой замены.
Отметим влияние золы-уноса на защиту арматуры от кор-
розии. Одним из важнейших факторов прп защите бетоном
22
авали от коррозии являются сильные щелочные свойства
раствора на портландцементе с pH около 11,5. Зола-унос
обладает лишь слабощелочными свойствами с величиной pH,
приближающейся к нейтральному значению 7. Поэтому любое
разбавление цементного раствора, уменьшающее его щелоч-
ные свойства, может отрицательно сказаться на зашито арма-
туры.
Автор полагает, что добавление золы-уноса к обыкновен-
ному портландцементу не может заменить сульфатостойкого
портландцемента, когда последний требуется для противодей-
ствия сульфатам. Одним из факторов, влияющих на сульфато-
стойкость смеси из обыкновенного портландцемента и золы-
уноса, является наличие в цементе СзА (трехкальциевого алю-
мината). При добавлении золы-уноса в бетонную смесь на
портландцементе в полевых условиях возникает дополнитель-
ная проблема: необходимость контроля дозировки еще одного
компонента.
1.7. ПРОКЛАДКИ, ЗАПОЛНИТЕЛИ И ГЕРМЕТИКА ДЛЯ СТЫКОВ
1.7.1. Прокладки и заполнители
Прокладки н заполнители для стыков иногда называют
«подложками». Их применяют в соединениях, допускающих
деформацию, как основание под герметик, а также для защи-
ты стыка от камней и осколков, которые могут попасть туда в
процессе строительства и помешать его закрытию. Материа-
лами для этих подложек являются специально обработанные
волокна, пористая резина и гранулированная пробка. Приме-
няемый материал должен отвечать следующим требованиям.
а) он должен быть очень долговечным;
б) он должен быть химически инертным;
в) при контакте с питьевой водой он должен быть нетоксич-
ным, удовлетворять санитарным требованиям и не способство-
вать росту бактерий и, грибков, т. е. быть биостойким;
г) он должен быть эластичным, но не выдавливаться из сты-
ка и не препятствовать герметику заполнять стык; нельзя, что-
бы он склеивался с герметиком, так как это может вызвать в
последнем нежелательные напряжения;
д) необходимо, чтобы он легко формовался в заданных
размерах и легко входил в стык.
В настоящее время есть материалы, которые вполне удовлет-
ворительно отвечают перечисленным выше требованиям.
1.7.2. Герметики
Все материалы, применяемые для заполнения стыков в строи-
тельных конструкциях, можно легко разбить на две основные
группы; предварительно изготовленные материалы и материа-
лы, наносимые но месту.
23
Материалы обеих групп должны обладать следующими
свойствами.
1. Для наружного применения, а также в резервуарах для
хранения жидкости сам герметик должен быть непроницаемым.
2. Необходимо, чтобы он был долговечным, так как перио-
дическая замена может оказаться трудной и дорогой. В идеаль-
ном случае срок его службы должен совпадать со сроком служ-
бы конструкции, частью которой он является. В настоящее вре-
мя вн один из существующих герметиков нс отвечает этому тре-
бованию.
3. Он должен приклеиваться к стенкам паза, в который
вставляется. Практически это означает, что герметик хорошо
прилипает к влажному бетону.
4) В резервурах для питьевой воды материал должен быть
нетоксичным, удовлетворять санитарным требованиям и не спо-
собствовать росту бактерий и грибков, т. е. быть биостойким.
5. Во время подвижки швов герметик должен деформиро-
ваться, сохраняя свою монолитность.
6. Необходимо, чтобы он относительно легко устанавливал-
ся на стройплощадке с учетом климатических условий.
Как предварительно изготовленные герметики, так и наноси-
мые по месту вводят в пазы в бетоне. Научно-исследователь-
ские работы, проведенные в Великобритании и США, показы-
вают, что форма и размеры паза существенно влияют на каче-
ство и долговечность герметизации. Подробная информация по
этому вопросу содержится в работах, перечисленных в библи-
ографии в конце этой главы. Несколько упрощенно, но доста-
точно точно эти размеры можно определить так. глубина паза,
заполняемого герметиком, должна равняться примерно полови-
не его ширины.
В настоящее время появилась готовая неопреновая желобча-
тая прокладка. Она закрывает стык и закрепляется клеем в
узких пазах, прорезанных параллельно сторонам стыка.
Предварительно изготовленные материалы
В настоящее время предварительно изготовленные герме-
тики для стыков составляют лишь небольшой процент общего
количества, но число их непрерывно увеличивается. Основой
большей части высококачественных герметиков служит неопрен,
ввозимый из Европы и США. Если исходить из объема материа-
ла, то неопрен значительно дешевле, чем такие же наносимые
по месту герметики, как полисульфиды и силоксановый каучук,
но затраты на тщательное и точное образование стыка для вве-
дения предварительно отформованной прокладки уменьшают
это преимущество неопрена.
При правильной установке патентованные пористые неопре-
новые прокладки сохраняют герметичность под давлением до
24
0,3 МПа. Современные данные, основанные на испытаниях ус-
тановок по очистке сточных вод в Нортгемптоне, показывают,
что неопрен является самым долговечным из герметиков. Он
особенно устойчив к воздействию бактерий и росту плесени.
Герметики, наносимые по месту
Такие герметики подразделяются па несколько видов, а имен-
но: мастики; термопласты, наносимые в горячем виде; термо-
пласты, наносимые в холодном ’виде; термореактивные вещест-
ва с химическим отверждением; термореактивные вещества с
удалением растворителя.
За значительную часть приводимой ниже информации автор
благодарен Американскому институту бетона.
Мастики. Мастики обычно представляют собой вязкую жид-
кость, в которую добавлены наполнители или волокна. Они
сохраняют свою форму и вязкость благодаря образованию по-
верхностной пленки. Материал полностью не затвердевает и
не схватывается в обычном понимании этого слова. Вяжущими,
т. е. вязкими жидкостями, являются, как правило, нефтяные би-
тумы и полпизобутнлены, имеющие низкую температуру плавле-
ния, пли их комбинация. Их обычно применяют в тех случаях,
когда определяющим фактором яляется низкая начальная стои-
мость, а эксплуатационные расходы и стоимость их замены не
играют существенной роли. Диапазон расширение — сжатие у
мастик невелик, поэтому их следует употреблять только в слу-
чае небольших ожидаемых деформаций.
Термопласты, наносимые в горячем виде. При нагревании
эти материалы становятся жидкими, а при охлаждении — твер-
дыми и упругими. Но это лишь физические изменения, так как
никакой химической реакции здесь не происходит. Типичным
примером такого герметика являются резиноасфальтовые ком-
паунды, широко применяемые во многих странах.
Так как герметик должен наноситься в полужидком состоя-
нии, то он пригоден только для горизонтальных стыков; его
преимущественно используют для герметизации швов дорожных
и аэродромных покрытий. Такне •материалы можно также при-
менять и для герметизации швов .в полах резервуаров и отстой-
ников для сточных вод.
Диапазон податливости этого типа материала значительно
больше, чем у мастик, но все же невелик по сравнению с тер-
мореактивными эластомерами, отверждающимися химическим
способом.
Существует Британский стандарт BS 2499 «Герметики для
дорожных бетонных покрытий, наносимые в горячем виде». В
стандарте даны лишь технические требования по эксплуатации
и ничего не говорится о химическом составе герметиков. При
применении герметика в резервуарах для питьевой воды он
должен быть петоксичцым и не содержать производных фенола.
2.5
Термопласты, наносимые в холодном виде. Эти материалы
схватываются и твердеют или при испарении растворителя, или
при распаде эмульсий под действием воздуха. Иногда для улуч-
шения удобоукладываемостп такие герметики подогревают, но,
как правило, их наносят при температуре окружающей среды.
В резервуарах для воды предпочитают применять резиноас-
фальт. Эластичность этого вида герметика невелика. С возра-
стом материал твердеет и соответственно теряет эластичность.
Британский-стандарт на этот вид герметика не разработан.
Прежде чем применить герметик в резервуарах для питьевой
водЫ, -необходимо проверить, ire содержит ли он токсичные и
фенольные соединения*и не способен ли создавать среду, бла-
гоприятную, для роста бактерий и плесени.
- Термо'реактивные вещества с химическим отверждением. К
материалам этой группы относятся одно- или двухкомпонентные
компаунды, которые отверждаются (т. е. переходят из жидкого
или полужидкого состояния в период их нанесения в твердое)
под действием химической реакции.
Высокосортные материалы этого класса являются гибкими,
упругими и стойкими к атмосферным воздействиям; кроме того,
они инертны, ко многим химическим веществам.
К герметикам этой группы относятся полисульфиды, поли-
уретаны, силоксановый каучук и материалы на эпоксидной ос-
нове. Их 'можно получать с диапазоном расширение — сжатие
до ± 25% и с температурными пределами от — 40 до +80°С.
Эти герметики обеспечивают гораздо большую возможную
деформацию и более долговечны, чем мастики и термопласты,
но стоимость их значительно выше.
В Великобритании особенно популярны полисульфиды. Ими
можно надежно пользоваться в различных резервуарах для
хранения жидкостей, включая резервуары для питьевой воды.
Некоторые из них применяют с грунтовкой, другие — без нее.
Необходимо установить, на какую поверхность бетона рассчи-
тан выбранный герметик: на сухую или влажную. Полное прили-
пание герметика к сторонам паза (а не к его основанию) —
существенный фактор для образования непроницаемого для
жидкости стыка. В климатических условиях Великобритании
фактически невозможно обеспечить сухую поверхность бетона
на большей части строительных площадок. Двухкомпонентные
герметики на полисульфидной основе регламентированы Бри-
танским стандартом BSi 4254. Этот стандарт включает два сорта:
один просто заливается в паз, а второй вводится туда при по-
мощи шприца. Однокомпонентные герметики на основе поли-
сульфида, вводимые в паз шприцем, рассмотрены в стандарте
BS 5215.
Термореактивные вещества, отверждаемые удалением раст-
ворителя. Герметики этого типа отверждаются удалением раст-
ворителя, который содержится в самом герметике. Основные
26
компаунды, применяемые в настоящее время, имеют в своей
основе такие вещества, как бутил, неопрен и полиэтилен. Их ос-
новные характеристики отчасти аналогичны характеристикам
термопластов, отверждаемых 'Испарением растворителя. Диа-
пазон расширение — сжатие у этих герметиков ±7%. Этот
герметик не включен ив Британский стандарт.
1.8. ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
Органические полимеры—это сложные соединения, получае-
мые в основном в нефтехимической промышленности. Эти ве-
щества часто называют смолами. В строительной промышлен-
ности применяют эпоксидную, полиуретановую, полиэфирную,
акриловую, пол'ивинилацетатную и бутадиен-стирольную смолы.
Основное сырье поставляет сравнительно небольшое число фирм,
например «Шелл Кемикалз», «СИБА», «Данлоп Кемикал Про-
дакте Дивижн», «Ревертекс», «Борден Кемикал Компани» и
«Дау Кемикалз». Многочисленные специалисты составляют ре-
цептуры готовых смесей таким образом, чтобы последние обла-
дали заданными свойствами, необходимыми для их применения
в определенном виде работ.
В особых условиях, требующих в некоторых случаях введе-
ния ускорителей процесса отверждения, смолы образуют про-
тяженные пространственные молекулярные структуры, которые
могут создавать исключительно прочный и устойчивый матери-
ал.
Хотя область применения этих материалов очень широка, в
настоящее время их удобно и практично разбить на два основ-
ных класса: покрытия, в которых смеси с определенной рецеп-
турой применяются самостоятельно, и растворы и бетоны, в
которых полимер смешивается с заполнителем, а иногда с це-
ментом.
Для получения оптимальных результатов принято смешивать
полимеры нескольких типов.
В покрытиях, .используемых для защиты бетона и повышения
его непроницаемости, как правило, применяют эпоксидные и по-
лиуретановые смолы. В растворах и бетонах хорошо зареко-
мендовали себя эпоксидные, полиуретановые, акриловые и бу-
тадиен-стирольные материалы. Полнвпннлацетат (ПВА) исполь-
зуют в больших количествах в качестве вяжущего вещества в
стяжках и покрытиях пола для увеличения сцепления с бетон-
ным основанием; его также применяют в цементных растворах
для улучшения их характеристик и увеличения сцепления с
основанием.
1.8.1. Эпоксидные смолы
Эпоксидные смолы выпускают с заданными свойствами. На-
пример, некоторые смолы можно успешно применять и отверж-
дать под водой. Хотя большинство эпоксидных смол прнобре-
27
тают жесткость при отверждении, в настоящее время стало воз-
можным получать вид, обладающий некоторой степенью элас-
тичности.
Основные свойства эпоксидных смол:
высокое качество сцепления с такими материалами, как бе-
тон и сталь;
стойкость против воздействия многих кислот, щелочей и дру-
гих химических веществ, за исключением кислот с высокой окис-
лительной способностью (например, азотная);
подверженность воздействию органических растворителей;
небольшая усадка при отверждении и переходе из жидкого
в твердое состояние;
высокий коэффициент термического изменения объема по
сравнению с бетоном;
высокая прочность на сжатие, растяжение и изгиб;
значительная потеря прочности при температуре выше 80°С;
высокая скорость нарастания прочности, которую можно
изменять в соответствии с конкретными условиями применения;
весьма низкая огнестойкость по сравнению с бетоном и гли-
няным кирпичом.
Для получения удовлетворительных результатов фирма-из-
готовитель должна знать условия применения смолы на строи-
тельной площадке. Как правило, эпоксидные смолы наносят на
сухую поверхность; исключение составляют композиции с осо-
бой рецептурой. При этом температура и относительная влаж-
ность воздуха должны изменяться в определенных узких пре-
делах.
Смолы, как правило, материалы двухкомпонентные, состоя-
щие из основной смолы и катализатора (называемого иногда
отвердителем или активатором). Непосредственно перед приме-
нением оба вещества следует тщательно смешать.
Некоторые особенности эпоксидных смол, которые необ-
ходимо учитывать при их использовании, таковы.
Жизнеспособность. Это допустимый период с момента сме-
шивания смолы и катализатора до конца нанесения смеси. Из-
готовитель может менять этот срок в зависимости от условий
на строительной площадке, но увеличение периода жизнеспо-
собности снижает скорость отверждения нанесенного покры-
тия. Обычный срок непродолжителен и длится только несколь-
ко часов, но фактические пределы жизнеспособности — от
30 мин до 48 ч.
Затвердевание. Этот процесс физического твердения пластич-
ной смолы после ее нанесения. Изготовитель может изменять
этот процесс. Обычно рекомендуется наносить следующий слой
после затвердевания предыдущего, поэтому до применения смо-
лы необходимо хорошо ознакомиться с характеристиками ее
твердения.
Отверждение. Этот процесс вызревания смолы и набора
28
прочности. В сущности, требуемая прочность и долговечность ко-
нечного продукта обусловлена поперечной связью молекул. Пе-
риод отверждения также может изменяться изготовителем, но в
среднем он длится примерно 7 сут. Отверждение таких смол,
как правило, прекращается, когда температура .воздуха окру-
жающей среды падает примерно до 5°С, и это может вызвать
ряд затруднений «а строительной площадке, когда бетон -в ран-
нем возрасте должен набрать требуемую прочность.
Существует около пятнадцати различных типов эпоксидных
смол и не менее трехсот отвердителей, так что возможное коли-
чество комбинаций смолы и отвердителя очень велико. В свя-
зи с этим только опытный химик-специалист может давать ре-
комендации по применению эпоксидной смолы для каждого от-
дельного случая. Основные требования для применения смолы
должны быть четко изложены. К ним относятся время затверде-
вания, время отверждения, способность сцепления с влажным
бетоном и др. Решение всех этих проблем следует предоставить
фирме-поставщику.
1.8.2. Полиуретаны
Подобно эпоксидным смолам полиуретаны являются продук-
тами нефтехимической промышленности. Их можно получать в
виде эластомеров — твердых и жестких материалов — и в виде
гибких эластичных покрытий. При использовании снаружи зда-
ний они долгое время сохраняют прочность и глянец. В строи-
тельной промышленности обычно применяют двух- и одноупако-
вочные полиуретаны. Как правило, двухупаковочный материал
более долговечен, чем одноупаковочный. Для особых условий
на стройплощадке можно изготовить специальный полиуретан.
Большое значение имеет свойство полиуретанов отверждаться
при низких температурах (значительно ниже нуля), в то время
как эпоксидные смолы обычно при температуре 5°С и ниже проч-
ность уже не набирают. Полиуретановые смолы .можно смеши-
вать с эпоксидными; они могут выдерживать относительно высо-
кие температуры и период температур, т. е. тепловой удар.
1.8.3. Полиэфирные смолы
Полиэфирные смолы применяют в сочетании с портландце-
ментом и выбранным заполнителем для приготовления строи-
тельного раствора типа «полимер — цемент — заполнитель».
Такие растворы обладают рядом ценных/свойств, например высо-
ким сопротивлением действию различных химических веществ,
высокий сопротивлением истиранию, полной водонепроницае-
мостью при гидростатических давлениях, которые могут возник-
нуть в резервуарах для жидкостей, и высокой прочностью сцеп-
ления с самыми распространенными строительными материала-
ми. ч
29
Полиэфирные смолы со стекловолокном применяют для об-
лицовок различных резервуаров для жидкости, водопроводных
и канализационных систем, например канализационных труб
большого диаметра.
Полиэфирные смолы значительно отличаются от эпоксидных.
Их можно применять в больших температурных пределах; теп-
лостойкость полиэфиров 1выше, ио и усадка значительно боль-
ше. Способность к сцеплению а бетоном у полиэфирных смол, как
правило, ниже. Регулируя отношение смолы к катализатору,
период твердения полиэфирной смолы можно сделать очень ко-
ротким, и после «схватывания» скорость нарастания прочности
становится очень высокой.
1.8.4. Поливинилацетат (ПВА)
Поливинилацетат применяют как вяжущее вещество и как
добавку к строительному раствору для улучшения некоторых
свойств последнего. Изготовители патентованных композиций на
основе поливинилацетата утверждают, что эти соединения име-
ют повышенную прочность на растяжение и изгиб, меньшую
усадку при высыхании и меньшую проницаемость. По мнению
автора, некоторые из этих свойств в заявках преувеличены, и
поведение ПВА в постоянно влажных условиях может привести
к неудовлетворительным результатам.
1.8.5. Бутадиен-стирольная
и акриловая смолы
Эти материалы известны также под названием латексов и
полимерных эмульсий. Некоторые из свойств патентованной
эмульсин бутадиен-стирольного сополимера (латекса), при-
меняемой с портландцементом в растворе н бетоне, таковы:
pH 11, общее содержание твердых частиц 47%, плотность 1,1.
Вышеприведенной информацией о латексе «равенекс 29Y40»
автор обязан фирме «Ревертекс Лимитед». Как правило, ак-
риловые латексы (стирольно-акриловые и чисто акриловые) по
сравнению с бутадиен-стирольными имеют более короткие сро-
ки схватывания и твердения, большую устойчивость к воз-
действию ультрафиолетовых лучей, но они дороже.
Использование таких латексов в растворе и бетоне на порт-
ландцементе дает, видимо, ряд преимуществ: уменьшаются
проницаемость и начальная усадка при высыхании, увеличи-
вается сопротивление некоторым слабым кислотам и раство-
рам сульфатов, повышается сцепление с основанием.
При введении бутадиен-стирольных латексов в обыкновен-
ный портландцемент для уменьшения воздухововлечения и за-
медления схватывания цемента необходимы особые меры пре-
досторожности. При введении этих латексов в бетон и раст-
вор уменьшается прочность при сжатии, но при правильной
30
дозировке не более чем на 12%. При этом может также возник-
нуть проблема, связанная с целесообразностью замедления
процесса твердения бетона во влажных условиях после его
укладки на 12—24 ч. В этом случае необходимо согласовать
вопрос с фирмой-поставщиком.
1.9. БЕТОНПОЛИМЕР
Иногда этот материал неточно называют полимербетоном.
В данной монографии термин «бетонполимер» означает бетон
на портландцементе, содержащий мономер, который полиме-
ризуется после твердения бетона. С другой стороны, поли-
мербетон — это бетон, в котором цемент полностью или в
основном заменен органическим полимером (таким, как эпок-
сидная или полиэфирная смола) или же это нормальный бе-
тон, содержащий полимер в виде добавки.
Различают два способа изготовления: 1) готовый бетон-
ный элемент пропитывается (обычно погружением) мономе-
ром, который затем полимеризуется нагреванием пли обработ-
кой гамма-лучами; 2) мономер смешивается с водой для затво-
рения и после твердения бетонного элемента полимеризуется
нагреванием.
В течение нескольких лет в ряде стран ведутся работы по
методам пропитки бетона полимером и изучению свойств го-
тового продукта. Основные преимущества бетонполимера пе-
ред обычным бетоном на портландцементе: значительное уве-
личение (до четырех раз) прочности на сжатие и растяже-
ние; значительное увеличение сопротивления химической агрес-
сии и попеременному замораживанию и оттаиванию; значи-
тельное уменьшение абсорбции и проницаемости.
Получение бетонполимера — процесс сложный и дорогой.
До настоящего времени он применялся лишь в отдельных
случаях и в небольшом объеме. Часть работ, посвященных
этому вопросу, приведена в библиографии в конце этой гла-
вы.
1.10. ЛИСТОВОЙ МАТЕРИАЛ
ИЗ БУТИЛКАУЧУКА
Бутилкаучук — черный, плотный, достаточно гибкий листо-
вой материал с высоким сопротивлением истиранию. Это сопо-
лимер полиизобутилена с небольшим содержанием изопрена.
Листы применяются в качестве гидроизоляционного слоя в
конструкциях кровли. Несмотря на свою относительную плот-
ность по^сравнению с многими другими рулонными материала-
ми, ои требует осторожности при укладке, поскольку легко
повреждается острыми инструментами и неровностями бе-
тонной поверхности. Листы легко соединяются горячен вул-
канизацией, что приводит к образованию очень прочного шва,
31
или склеиванием по поверхности, что дает менее долговечное
соединение.
Толщина листов изменяется от 0,5 до 2 мм. В некоторых
случаях черный цвет материала нежелателен, поэтому предпри-
нимались попытки окрасить его с помощью пигментов или
создать надежный метод окраски поверхности. Однако ни один
из этих методов не оправдал себя. Самые последние работы
были направлены на создание многослойных листов с приме-
нением в качестве поверхностного слоя легко окрашиваемого
материала.
1.11. ПОЛИИЗОБУТИЛЕН
Полппзобутилен в некоторой степени аналогичен бутилкау-
чуку, но обладает рядом важных особенностей. Этот материал
выпускается в виде гибкого листового материала черного цве-
та. Он появился в ФРГ и вначале продавался в Великобри-
тании под фирменными названиями «опанол» и «репанол'».
Одной из важнейших характерных особенностей этого материа-
ла является низкая степень восстановления (он не твердеет и
не трескается). Многолетний опыт показывает, что он не боит-
ся ультрафиолетовых лучей, озона и многих химических ве-
ществ, не способствует образованию плесени. Низкая степень
восстановления означает способность материала при растяже-
нии очень медленно восстанавливать свои первоначальные раз-
меры, уменьшая, таким образом, напряжения. Листы обычно
склеивают при помощи растворителя. Растворитель размягча-
ет п активирует материал, а затем полностью испаряется, об-
разуя шов такой же прочности и долговечности, как и соеди-
няемый полппзобутилен. Этот простой способ соединения дает
возможность нарезать материал так, чтобы его можно было
легко подгонять в углах и вокруг выступающих элементов.
Прочность на истирание у полиизобутилена ниже; чем у бу-
тилкаучука, поэтому нужно принимать специальные меры- пре-
досторожности в тех случаях, когда по поверхности, покрытой
полиизобутиленом, возможно передвижение людей. Толщина
листов — 0,5—2 мм. Для обычных целей достаточна толщи-
на 0,8 или 1 мм. Как уже упоминалось ранее, естественный
цвет пол.иизобутилена — черный, и подобно бутилкаучуку ма-
териал трудно поддается окраске как с помощью пигментов,
так и при поверхностном нанесении краски.
1.12. ПЛАСТИКИ, АРМИРОВАННЫЕ СТЕКЛОВОЛОКНОМ
Это — композиционный материал, состоящий из полиэфир-
ной смолы .и стекловолокна. Обычно его называют стекло-
пластиком. Существуют различные типы стекловолокна и по-
лиэфирной смолы, >п в каждом отдельном случае изготовитель
выбирает наиболее подходящий. Основными материалами, об-
32
разующнми массу готового продукта, являются смола и стекло-
волокно, но, кроме этого, имеются также наполнителя, пиг-
менты, стабилизаторы и многочисленные другие добавки, при-
дающие особые свойства этому материалу.
Автору неизвестны публикации о применении стеклопласи:-
ков для восстановления бетонных конструкций, но он распо-
лагает данными об использовании стеклопластиков в кащсг-
ве облицовки емкостей для хранения жидкостей с целью лик-
видации утечки и защиты бетона от химической агрессии.
Метод применения заключается в последовательном нане-
сении слоев смолы и стекловолокна на защищаемую поверх-
ность. Этого можно достичь ручным способом или напылени-
ем, но последний метод применяется чаще. При напылении
смола, катализатор и стекловолокно наносятся пульверизато-
ром с тремя наконечниками. Важно обеспечить полное покры-
тие стекловолокна смолой. Для этого применяется специаль-
ная технология. Существенным моментом для обеспечения вы-
сокого качества является тщательная подготовка поверхности
бетона до нанесения композиционного материала из смолы
и стекловолокна.
1.13. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
LEA, F. М. and DESCH, С. Н., The Chemistry of Cement and Concrete,
3rd ed., Edward Arnold Ltd. London, 1970, p. 725.
SHIRLEY, D. E., Principles and Practice in the Use of High Alumina Ce-
ments, Municipal Engineering, 145 (4 & 5). (1968).
ANON., No more wetness about warmth, New Civil Engineer, 21 March
1974, pp. 40, 43.
FRENCH, P. J., MONTGOMERY, R. G. J. and POBSON, T. D„ High
concrete strengths within the hour. Concrete, August 1971, pp. 253, 258.
THE CONCRETE SOCIETY, Admixtures for Concrete (The Concrete and
Reinforced Concrete Committee), Concrete, January 1968, 39—46.
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Admixtures for Concrete (Commit-
tee 212), Proc. ACT., 60(11) (1963), pp. 1481—1526.
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Guide to Joint Sealants to Concre-
te Structures (Title 67-31), Journal A.C.I., July 1970, pp. 489—536.
INSTITUTION OF STRUCTURAL ENGINEERS, Guidelines for the Ap-
praisal of Structural Components in High Alumina Cement Concrete. I.S E ,
Oct 1974.
RAGSDALE, L. A. and RAYNHAM, E. A., Building Materials Technology,
2nd ed., Edward Arnold Ltd. London, 1972, p. 336.
GEORGE, С. M., The Structural Use of High Alumina Cement Concrete,
Lafarge Fondu International, France, 1975, p. 15.
MIDGLEY, H. G. and MIDGLEY, A., The conversion of high alumina ce-
ment. Mag. Cone. Res., 27(91) June 1975, pp. 59—77.
THE CONCRETE SOCIETY, Polymer Concrete, Technical Report No 9,
1975, Jan., Concrete Society, London, p. 47.
THE CEMENT & CONCRETE ASSOCIATION AND THE CEMENT AD-
MIXTURES ASSOCIATION, Super plasticizing admixtures for concrete, C.C A
London, 1976.
ROBERTS, M. H. and JAFFREY, S. A. M. T., Rapid chemical test for the
2 Зак. 75 3 3
delection of high alumina cement concrete. Building Research Establishment
IS 15/74, HMSO, London, p. 3.
LOWREY, K. W., Protective coatings for structural systems, Civil Engi-
neering (October, 1972), London, p. 7.
SEALANT MANUFACTURERS CONFERENCE, Manual of Good Practice
in Sealant Application, Sealant Manufacturers’ Conference and Construction
Industry Research and Information Association, London, Jan. 1976, p. 72.
CEMBUREAU, Cement Standards of the World, Portland Cement and its
Derivatives, Ccinburcau, Paris, 1968, p. 356.
ГЛАВА 2. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ
РАЗРУШЕНИЕ БЕТОНА,
СТАЛИ И ДРУГИХ МЕТАЛЛОВ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ
В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
В этой главе рассмотрены наиболее важные факторы, ко-
торые могут приводить к разрушению железобетонных конст-
рукции. Только после глубокого изучения причин и характе-
ра разрушении можно разработать эффективные методы вос-
становления конструкций. Настоящий анализ будет также по-
лезен для предупреждения возможных разрушений в конструк-
циях, которые будут возводиться в будущем.
Материалов, которые были бы абсолютно стойки к агрес-
сии и не подвержены физическим разрушениям не существует.
Хотя бетон нс является в этом смысле исключением, он обла-
дает большой долговечностью при так называемых нормаль-
ных условиях внешних воздействий. Бетон, изготовленный с
применением встречающихся в природе цементов (например,
пуццолаповых материалов типа трасса), отлично сохранялся
в течение более 2000 лет. Нет оснований считать, что бетон
па современном портландцементе в аналогичных условиях бу-
дет иметь меньшую долговечность. Это удовлетворит требова-
ниям самого осторожного заказчика. Тем не менее известно,
что окружающая среда может быть агрессивна к бетону и
другим материалам, применяемым в современном строитель-
стве.
В этой главе рассмотрены только основные материалы, ко-
торые используются в железобетонных конструкциях, — ме-
таллы и бетон. К наиболее часто применяемым металлам от-
носятся разные марки сталей (феррометаллы), медь, фосфорис-
тая бронза, пушечная бронза, цинк и алюминий.
В этом разделе под термином «агрессивная окружающая
среда» подразумеваются условия, при которых работает соооу-
жение н которые могут вызвать разрушение материалов и, как
следствие, уменьшение срока службы сооружения. При этом
ошибки, возникающие на стадии проектирования, перегрузки
и разрушения фундаментов не рассматриваются.
34
2.1. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
И НЕПРОНИЦАЕМОСТЬ БЕТОНА
Долговечный бетон со стальной арматурой должен быть
непроницаемым. Это особенно важно, если окружающая сре-
да является умеренно, сильно пли очень агрессивной. Автору
известно, что термины «долговечность» и «непроницаемость»
трактуют по-разному. Поэтому ниже приведены краткие све-
дения по этому вопросу.
2.1.1. Долговечность
Сооружение считается долговечным, если оно сохраняет
свою эксплуатационную способность в течение расчетного сро-
ка службы при минимальных эксплуатационных расходах.
Расчетный срок службы сооружения обычно устанавливается
заказчиком при консультации проектировщика. Было бы не-
разумным ожидать от любого сооружения, что оно будет ра-
ботать «как новое» в течение 60—100 лет без всякого ремонта.
Однако бетон на портландцементе потенциально обладает
практически неограниченным сроком службы, если он не под-
вергается химической агрессии окружающей среды или физи-
ческим повреждениям. Образование пятен от атмосферных
воздействий и выцветание не следует смешивать с уменьше-
нием долговечности. С другой стороны, глубокая карбониза-
ция, химическая агрессия, трещинообразованне и расслоение
бетона в связи с низким качеством материалов или производ-
ства работ, а также коррозия арматуры свидетельствуют о
снижении долговечности.
Бетонные сооружения никогда не состоят только из бето-
на, в них в зависимости от типа конструкции всегда имеются
другие материалы — арматура, герметики стыков и проклад-
ки, термо- и звукоизоляция, металлические крепежные детали,
соединительные элементы труб, водозащитные и декоративные
поверхностные слои. Некоторые из этих материалов менее дол-
говечны, чем бетон. В частности, герметики стыков, прокладки,
водозащитные и декоративные слои требуют периодической
замены.
Долговечность бетона тесно связана с непроницаемостью.
В некоторых случаях отдельные части сооружения могут под-
вергаться физическим воздействиям (истирание перекрытии от
стальных колес тележек, действие на бетонные стены и пере-
крытвд под напором струи пли потока воды с содержанием
твердых фракций, расслаивание л шелушение бетона при
повторных циклах замораживания и оттаивания, а также
повреждение морских сооружений от песка и гальки прп вол-
новых воздействиях).
2* 35
2.1.2. Непроницаемость
Мера непроницаемости, необходимая для железобетонных
конструкций, определяется степенью агрессивности воздействия
окружающей среды.
Основное положение при анализе непроницаемости бетона
заключается в учете того факта, что бетон обладает пористой
структурой и в этом отношении принципиально отличается от
металлов. Вследствие капиллярно-пористой структуры вода под
давлением медленно просачивается сквозь материал. Скорость
проницаемости воды через плотный бетон высокого качества
весьма мала. Опыты на проницаемость проводить очень труд-
но, и лабораторные исследования связаны с небольшими дав-
лениями — порядка 0,1'—0,15 МПа.
Факторы, определяющие проницаемость бетона, очень слож-
ны, и даже в настоящее время среди специалистов по техно-
логии бетона существуют различные точки зрения об относи-
тельной значимости многих анализируемых факторов. Читате-
ли, желающие ознакомиться с этим вопросом детально, долж-
ны обратиться к литературе в конце настоящей главы.
Тем не менее большинство специалистов сходятся в том,
что непроницаемость бетона зависит от таких факторов, как:
качество цемента и заполнителей;
качество и количество цементного теста, которое, в свою
очередь, определяется количеством цемента в смеси, водоце-
ментным отношением и степенью гидратации цемента;
сцепление между цементным тестом и заполнителем;
степень уплотнения бетона;
наличие либо отсутствие трещин от начальных или вторич-
ных напряжений;
тщательность соблюдения режима выдерживания бетона.
Из указанных шести факторов водоцементное отношение
оказывает, по'-виднмому, наибольшее влияние на проницае-
мость.
Необходимо разработать специальные требования по обес-
печению максимальной непроницаемости бетона. Среди спе-
циалистов существуют разные подходы к тому, какие положе-
ния эти требования должны содержать. Два основных направ1-
ления научных исследований исходят из необходимости обеспе-
чения: а) минимальной кубиковой прочности как основного
фактора или б) минимального содержания цемента и макси-
мального водоцементного отношения как определяющих пока-
зателей.
Автор склонен рекомендовать минимальное содержание це-
мента, максимальное водоцементное отношение и минимальную
кубиковую прочность, которая в определенных пределах долж-
на быть сопоставима с содержанием цемента, водоцементным
отношением и видом применяемого заполнителя. Обоснова-
ние такого подхода заключается в следующем:
36
а) принципиально важно обеспечить соответствующее коли-
чество высококачественного цементного теста;
б) относительно легко проводить испытания бетонных ку-
биков; этот метод хорошо известен и широко применяется.
До недавнего времени было очень трудно установить со-
держание цемента в бетоне. Но сейчас эта проблема получила
удовлетворительное решение благодаря оборудованию, запа-
тентованному Ассоциацией цемента и бетона для экспресс-ана-
лиза свежего бетона (см. прил. 2).
Что касается определения прочности бетона испытанием
кубов, то важно подчеркнуть, что эти испытания информируют
только о качестве бетонной смеси. Они не дают и не могут
дать прямых и точных сведений о качестве затвердевшего бе-
тона в сооружении. Более подробно этот вопрос рассмотрен в
прил. 1 (раздел «Испытания кернов»).
2.1.3. Карбонизация
Карбонизация — это изменения, которые возникают в бе-
тоне на портландцементе при действии на него СО2 воздуха.
Особенно сильное влияние испытывает гидроокись кальция
Са(ОН)2 в присутствии влаги. Гидроокись кальция при погло-
щении углекислого газа превращается в карбонат кальция.
Карбонат кальция плохо растворяется в воде и, образуясь,
стремится герметически закрыть поры на поверхности бетона
(имеется в виду плотный, водонепроницаемый бетон).
Обычно значение pH поровой воды в бетоне находится в
пределах от 10,5 до 11,5. Если вследствие карбонизации оно
уменьшится до 9 и ниже, то возможна коррозия арматуры.
Следовательно, толщина карбонизируемого слоя является важ-
ным фактором для защиты арматуры: чем глубже карбониза-
ция, тем больше опасность коррозии стали. Глубину карбони-
зации можно определить, обрабатывая бетон фенолфталеином.
О наличии щелочных свойств при действии фенолфталеина сви-
детельствует появление розового цвета, тогда как бетон, под-
вергшийся карбонизации, сохраняет свою первоначальную ок-
раску.
Высококачественный плотный бетон подвергается карбони-
зации очень медленно. Маловероятно, чтобы карбонизация наб-
людалась на глубине более 5—10 мм даже после эксплуата-
ции в течение 50 лет. С другой стороны, глубина карбониза-
ции низкопрочного водопроницаемого бетона может достигать
25 мм менее чем за 10 лет. Опыт показывает, что бетонные из-
делия низкого качества особенно подвержены карбонизации.
Эта «проблема подробно рассмотрена в главе 3.
2.2. ХИМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БЕТОН
Химическая агрессия бетона определяется одним из сле-
дующих факторов:
3'
1) агрессивными веществами в грунте или грунтовой воде;
2) агрессивными химическими веществами в окружающей
атмосфере;
3) агрессивной жидкостью или химическими веществами,
хранящимися в сооружении пли транспортируемыми по нему;
4) агрессивными веществами, образованными в прямом кон-
такте с бетоном, при бактериологическом воздействии.
Защита железобетонных конструкций от различных видов
химической агрессии будет подробно рассмотрена в главе 6,
здесь же приведены лишь общие положения.
В Великобритании, к счастью, большая часть грунтов и
грунтовых вод неагрессивна к бетону па портландцементе.
Когда агрессия все же имеет место, то она, обычно, вызыва-
ется сульфатами в растворах глинистых грунтов; помимо суль-
фатов некоторые из естественных грунтовых вод имеют кис-
лотный характер, обусловленный присутствием органических
кислот в торфяном грунте. Как правило, они оказывают незна-
чительное агрессивное воздействие на бетон. Однако в тех мес-
тах, где имеются промышленные отходы, грунт и грунтовая
вода могут быть очень агрессивными, и такие территории яв-
ляются потенциально опасными для бетона.
Случаи воздушной агрессии бетона редки, и этот вид аг-
рессивного воздействия возможен лишь на предприятиях хи-
мической промышленности, где железобетонные элементы рас-
положены рядом с емкостями для жидкости, выделяющей аг-
рессивные испарения.
Химическая агрессия бетона в большинстве случаев наблю-
дается в конструкциях для хранения и транспортировки жид-
костей, разрушающих портландцементное вяжущее. Малове-
роятно, что химические вещества в сухом виде будут разре-
шать бетон. Появление химических соединений (обычно сер-
ной кислоты), вызванное бактериологическим действием, наб-
людается только в канализационных трубах и отстойниках для
очистки сточных вод.
2.3. ХИМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МЕТАЛЛЫ
При использовании металлов для ремонта н восстановле-
ния конструкций очень важно помнить о том, что различные
металлы не должны соприкасаться друг с другом. В условиях
эксплуатации большинства конструкций между двумя метал-
лами, которые находятся в непосредственном контакте, проис-
ходит электрохимическое взаимодействие. Один металл пре-
вращается в анод, другой — в катод. Анод корродирует, ка-
тод — нет. Фактически это правило положено в основу ка-
тодной защиты, рассмотренной в главе 5. Магний, цинк и алю-
миний служат анодом по отношению к железу и стали, а же-
38
лезо и сталь — анодом к латуни, меди, фосфористой и пушеч-
ной бронзе. Во многих случаях малоуглеродистая сталь явля-
ется анодом по отношению к нержавеющей стали.
2.3.1. Малоуглеродистая
и высокопрочная сталь
В большинстве случаев для арматуры железобетонных
конструкций применяют малоуглеродистую и высокопрочную
стали. Окружающий стальную арматуру бетон защищает ее
от коррозии (если, конечно, это высококачественный бетон с
достаточной толщиной защитного слоя). Бетон па портланд-
цементе создает вокруг арматуры высокощелочную среду. Ве-
личина pH цементного теста находится в пределах 10,5—11,5.
Научные исследования показали, что в этом диапазоне pH
вокруг стали создается защитный слой, который замедляет
процесс коррозии.
Коррозия стали — сложный электрохимический процесс.
Незащищенная сталь корродирует в присутствии влаги вслед-
ствие разницы электрического потенциала на поверхности ста-
ли, создаваемой анодным и катодным участками. На аноде
металл окисляется, вызывая коррозию.
Тредуэй и Рассел указывают на следующие три фактора,
от которых зависит скорость коррозии стальной арматуры в
бетоне: ,
1) контакт между сталью и иоиопроводящей водной фазой
бетона, зависящий от влагосодержания и состава бетона;
2) наличие анодных и катодных участков на металле, сопри-
касающемся с электролитом; определяющими являются изме-
нения на поверхности металла (слой окисла, находящийся
в контакте с поверхностями обнаженного металла и окру-
жающей среды); '
3) присутствие кислорода, способствующего катодным реак-
циям (катодная деполяризация). Катодная деполяризация за-
висит от скорости диффузии кислорода от атмосферы через
бетон к катодным участкам на поверхности стали.
Из изложенного видно, что степень или скорость коррозии
зависит от количества кислорода и проницаемости бетона. Это
в равной степени относится и к уменьшению величины pH бе-
тона вследствие реакции между двуокисью углерода и щело-
чами цементного теста. Если бетон подвергается карбониза-
ции по всей толщине защитного слоя арматуры, то инертность
стали будет нарушена и процесс коррозии ускорен. Было под-
считано, что коррозия начинается, вероятно, при уменьшении
величины pH до 9. I
Ионы хлорида также могут нарушить инертность стали.
Поэтому наличие хлоридов в бетонной смеси — потенциальная
причина коррозии. Возможность коррозии от хлоридов увели-
39
чивается из-за пористости бетона, которая является следст-
вием некачественного уплотнения, высокого водоцементного
отношения, низкого содержания цемента, неправильного про-
ектирования смеси пли недостаточного перемешивания. Естест-
венная инертность бетона, окружающего арматуру, теоре-
тически может быть увеличена, и с помощью замедлителей кор-
розии можно увеличить его защитные свойства.
Замедлители коррозии можно вводить в бетон. Однако
этот метод по ряду причин, рассмотренных в упомянутом от-
чете Научно-исследовательской строительной станции, не реко-
мендуется для практического использования. Более эффектив-
ным, хотя и трудоемким в условиях строительной площадки,
методом является включение определенных замедлителей в
жидкое цементное тесто, которое наносится на арматуру. Ис-
следования Тредуэя и Рассела дают основания считать, что
комбинация нитрита натрия и бензоата натрия позволяет дос-
тичь отличных результатов с помощью легко доступных и дос-
таточно дешевых химических веществ. На основе собственно-
го опыта автор пришел к выводу, что цементный раствор, на-
несенный на арматуру, довольно быстро высыхает п отслаива-
ется. Этого можно избежать, заменив воду для затворения бу-
тадиен-стирольным латексом. Но даже в этом случае важно,
Чтобы бетон или раствор укладывались как можно скорее на
затвердевший слой цементного теста. Вариантом более долго-
вечного, но и более дорогого защитного слоя является приме-
нение эпоксидной смолы. При этом дополнительные затраты
оправданы лишь в особых случаях, которые рассмотрены в
главе 5.
2.3.2. Удаление ржавчины с арматуры
Заводская окалина образуется в мягкой восстановительной
среде во время изготовления арматурных стержней. Она со-
стоит из окпслов железа с преобладанием более низких окис-
лов FeO и ЕегОз. Вероятно присутствие и более высокого окис-
ла РезО4. В нормах СР 2008 заводская окалина определяется
как «многослойное образование окислов железа FeO, Fe2O3 и
Fe3O4». Под воздействием воздуха окалина соединяется с кис-
лородом, т. е. окисляется, и увеличивается в объеме; ее сцеп-
ление с нижележащей сталью ослабевает. Как правило, ока-
лина не покрывает стержень целиком, а выступает в виде от-
дельных пятен. Именно эта разрывность окалины способствует
образованию коррозионных элементов вследствие разницы
электрического потенциала между окалиной и сталью.
Возникает вопрос, до какой степени нужно удалять окали-
ну с арматуры. Существует много различных точек зрения, но,
как и в других случаях, не рекомендуется быть слишком ка-
тегоричным, а следует исходить из здравого смысла. В част-
ности, автор рекомендует удалять лишь рыхлую окалину, а
40
окалину, плотно приставшую к стержням, допускается остав-
лять.
Аналогичный подход применим к ржавчине на арматуре.
Легкую порошкообразную ржавчину, которая не осыпается при
ударе по стержню, можно не удалять. Некоторые инженеры
считают, что такая ржавчина улучшает сцепление арматуры
с бетоном или раствором. Однако по указанным причинам
ржавчина может в какой-то степени увеличить опасность кор-
розии, если инертность стали уменьшается вследствие про-
никания влаги, карбонизации, присутствия хлоридов .и т. д.
Перед ремонтом вся ржавчина в виде окалины или чешуек
должна быть удалена с арматуры до укладки нового бетона
или раствора.
Многие подрядчики по ремонту и восстановлению железо-
бетонных конструкций широко применяют замедлители (инги-
биторы) коррозии на основе фосфорной кислоты, которые на-
носятся на стальную арматуру после ее очистки. Опыт автора
показывает, что при использовании таких ингибиторов у ра-
бочих мест может появиться стремление менее тщательно про-
изводить очистку. Фосфорная кислота вступает в реакцию со
сталью, образуя фосфат железа, который помогает защищать
металл от коррозии. Однако эти кислотные ингибиторы не ре-
комендуются по следующим причинам.
1. Если ржавчина соответствующим образом удалена, то
ингибиторы не нужны, так как новый бетон или раствор бу-
дет защищать сталь.
2. Поскольку ингибиторы по своей природе обладают кис-
лотными свойствами, а окружающий бетон — щелочными, то
они будут разрушать любой бетон, с которым соприкасаются,
и нейтрализовать его щелочные свойства. Поэтому на ингиби-
тор следует нанести специальное «антикислотное» покрытие,
что вызывает необходимость выполнения еще одной рабочей
операции с соответствующим контролем.
3. Если кислотный ингибитор наносится слишком обильно,
то он стекает с арматуры и проникает в неповрежденный бе-
тон, окружающий арматуру.
Более целесообразно тщательно удалять ржавчину и рых-
лую окалину, а затем надежно покрывать сталь неагрессивны-
ми ингибиторами, рассмотренными ранее, или использовать
покрытия из портландцемента ,и эмульсии бутадиен-стирольно-
го латекса (2 ч. цемента на 1 ч. эмульсии по массе).
2.3.3. Оцинкованная арматура
Обладая щелочными свойствами, влажный портландцемент
будет разъедать цинк и алюминий. В связи с этим рекоменду-
ется покрывать битумной краской или аналогичным составом
41
любую сталь, покрытую слоем цинка пли алюминия, которая
постоянно соприкасается с влажным бетоном.
Когда применяют оцинкованную арматуру, то в начальной
стадии бетон оказывает воздействие на само покрытие, но если
бетонная смесь высокого качества и водонепроницаема, то оно,
как правило, весьма незначительно.
Некоторые виды портландцемента содержат хроматы. Если
содержание хромата превышает 65 мг/л, то реакция между це-
ментным тестом и цинком будет замедляться образовавшимся
слоем псактивпого хромата цинка на поверхности гальванизи-
рующего покрытия. Если цемент нс содержит хроматов, тогда
их добавляют в ванны горячего цинкования. Оцинкованную
арматуру иногда целесообразно использовать и при ремонт-
ных работах, например если внешняя среда агрессивна пли тол-
щина защитного слоя бетона недостаточна. Преимущество
оцинкованной арматуры защитного слоя в последнем случае
подтверждается Британским стандартом BS 1217: 1975 «Бе-
тонный камень».
2.3.4. Нержавеющая сталь
Краткие сведения о нержавеющей стали были приведены в
главе 1.
Выбор соответствующей марки стали с учетом ожидаемых
условий эксплуатации очень важен. Для агрессивных условий
рекомендуется марка Еп58 I (известная также как сталь марки
316), относящаяся к категория! аустенитных сталей. Как пра-
вило, ее применяют в качестве соединительных стержней в
бетонных плитах и деталей крепления, так как они являются
важными элементами при ремонте и восстановлении железо-
бетонных конструкций. Когда необходимо совместно приме-
нить два металла разного химического состава (что может
привести к электролитической реакции с коррозией металла,
образующего анод), целесообразно получить квалифицирован-
ную консультацию.
2.3.5. Алюминий
При применении неанодированного алюминия в контакте с
влажным бетоном его следует покрывать толстым защитным
слоем битумной краски или другим материалом, который не
разрушается под действием едких щелочей цемента. Анодиро-
вание увеличивает долговечность и сопротивление коррозии,
улучшает внешний вид алюминия. Процесс анодирования крат-
ко рассмотрен в главе 1.
Как правило, алюминий обладает анодными свойствами по
отношению к стали, но это не относится к некоторым сплавам
алюминия, которые могут служить катодом. Поэтому в случае
непосредственного контакта между сталью и алюминием нужно
принимать меры предосторожности.
2.3.6. Медь
Медь обладает высокой способностью сопротивления агрес-
сии и является очень долговечным материалом для большин-
ства строительных конструкций. При отсутствии хлоридов она
не корродирует под действием бетона на портландцементе. Каа
правило, медь обнаруживает катодные свойства по отношению
к стали. Во избежание коррозии стальной арматуры необходи-
мо следить за тем, чтобы эти два металла не находились в не
посредственном контакте.
2.3.7. Фтористая и пушечная бронза
Определение материалов дано в главе 1. Эти сплавы приме-
няют для крепежных элементов и деталей в емкостях для хра-
нения агрессивных жидкостей или в сооружениях, где текущий
ремонт практически невозможен.
2.4. ФИЗИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
НА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Физическое воздействие па бетон (износ и повреждение)
может быть обусловлено рядом причин, главные из которых
следующие.
I. Замораживание и оттаивание наружных поверхностей
сооружений, возведенных на очень открытых для атмосферного
воздействия территориях северного района Британских остро-
вов и в других странах с подобным или более суровым кли-
матом.
2. Термический удар, вызываемый внезапным и резким па-
дением температуры бетона, при утечке или расплескивании
сжиженных газов.'
3. Истирание бетонных полов в промышленных зданиях
стальными колесами тележек. Аналогичное повреждение на-
блюдается на внутренней поверхности силосов и бункеров для
крупнозернистого материала.
4. Повреждение от быстротекущей воды. Его можно под-
разделить на три типа: кавитация, истирание водой, содержа-
щей мелкий гравий /и песок, ударное воздействие напорной
струп.
5. Истирание бетона в морских сооружениях песком и галь-
кой в штормовую погоду и при ураганном ветре. Этот вопрос
рассмотрен в главе 5.
2.4.1. Замораживание и оттаивание
Железобетонные сооружения, построенные на очень откры-
тых для атмосферного воздействия северных территориях Бри-
танских островов и в других странах с суровым климатом, могут
разрушаться под действием мороза, т. с. их поверхности отсла-
43
иваются. Такое разрушение обусловлено прониканием влаги
под поверхностные слои бетона и последующим понижением
температуры ниже нуля. При замерзании поглощенная вода
расширяется, вызывает отслоение поверхности бетона. К сча-
стью, такие условия для разрушения встречаются в Велико-
британии нечасто, но на крайнем севере и юге морские соору-
жения весьма подвержены таким повреждениям. Разработать
соответствующие критерии для ремонта и восстановления же-
лезобетонных конструкций нелегко, но совершенно очевидно,
что бетон и раствор для таких ремонтных работ должны со-
держать воздухововлекающую добавку. Основные сведения о
воздухововлекающих добавках рассмотрены в главе 1.
Сборные бетонные изделия, изготовленные способом прес-
сования, морозостойки, но применять их для ремонта железо-
бетонных конструкций можно лишь в исключительных случаях.
2.4.2. Термический удар
Термический удар редко является причиной разрушения
бетона. Он возможен только в случаях утечки или расплески-
вания на бетон сжиженного газа, например метана, кислорода,
азота и водорода, т. е. газов, применяемых в различных про-
мышленных процессах. Температура таких сжиженных газов
составляет примерно —160, —183, —196 и —253°С соответ-
ственно. Как правило, разрушению подвергаются полы. Во
многих случаях на полы одновременно действует и подвижная
нагрузка, значительно усугубляющая степень повреждения от
термического удара.
Автору неизвестны надежные методы ремонта бетона, обес-
печивающие длительный срок эксплуатации, поэтому прихо-
дится мириться с необходимостью довольно частых ремонтных
работ. Применение высококачественного бетона с воздухово-
влекающей добавкой и известковым или искусственным легким
заполнителем даст, вероятно, наилучшие результаты.
2.4.3. Истирание бетона
Истирание бетона в полах промышленных зданий, а также
в силосах и бункерах для некоторых типов гранулированного
материала является почти неисследованной проблемой. Было
установлено, что прочность бетона при сжатии — один из
самых важных факторов для определения сопротивления по-
верхности бетона истиранию. Вид обработки поверхности так-
же имеет значение, но в какой мере различные методы обра-
ботки поверхности влияют на истирание, еще точно не устано-
влено. Наибольшие трудности вызывают полы в промышлен-
ных зданиях. Условия их эксплуатации в различных отраслях
промышленности сильно отличаются друг от друга.
После окончательного прохождения вибрационного трам-
44
буклцего бруса поверхности бетонных плит, имеющие неровно-
сти, можно обработать: 1) ручной гладилкой в виде широкой
доски; 2) механической гладилкой; 3) ручной гладилкой (за-
тиркой вручную); 4) шлифованием поверхности сразу после
операций по пп. 1 и 2.
В некоторых случаях после уплотнения бетона дополнитель-
ная обработка его поверхности не требуется.
При условии правильного применения всех указанных мето-
дов для стандартного высококачественного бетона самая из-
носостойкая и прочная на истирание поверхность, вероятно,
получится при ручной затирке стальным мастерком.
Тип заполнителя оказывает некоторое влияние на сопро-
тивление истиранйю, но это учитывается только в случае при-
менения очень слабого или очень прочного заполнителя. При-
менение некоторых видов известняка может привести к обра-
зованию скользких и слишком гладких поверхностей бетона.
Подробные данные о ремонте бетонных полов приведены в
главе 3.
2.4.4. Повреждение бетона
быстрыми потоками воды
Повреждения от воды, текущей с большой скоростью, мож-
но разбить на три основных вида: кавитация; истирание водой,
содержащей каменную мелочь, крупный песок и пр.; удар на-
порной струи.
Кавитация
Причины истирания и динамичного воздействия известны
довольно хорошо, но точные причины кавитации еще точно не
установлены, несмотря на исследования, ведущиеся в ряде
стран.
Простое и, следовательно, неполное объяснение причины
кавитации следующее: при течении с большой скоростью пото-
ка воды (более 15 м/с) углубления и выступы на граничной
поверхности могут вызвать образование кавитационных вихрей.
Весьма вероятно, что это происходит в местах нарушения
сплошности, направленных вниз по потоку. На рис. 2.1 показа-
ны кавитационные вихри, которые возникают в цилиндре, уста-
новленном на экспериментальной установке для исследования
проблемы кавитации в Империал Колледж в Лондоне. Следует
отметить, что ни одна поверхность не бывает абсолютно глад-
кой. В особых условиях и при очень высоких скоростях серьез-
ные повреждения от кавитации могут появиться даже у стали
и других металлов. Если в местах неровностей на поверх-
ности абсолютное давление приближается .к давлению 'водяного
пара, то там возникают „и моментально исчезают мельчайшие
пузырьки. При разрушении стенки пузырька образуются кро-
4.3
Рис. 2.2. Разрушение бетона в ре-
зультате кавитации в эксперимен-
тальной установке (М.Дж.. Кенн,
Империал Колледж, Лондон)
Рис. 2.1. Оборудование для изуче-
ния кавитации. Видно, как образу-
ются и исчезают кавитационные
вихри (М. Дж. Кенн, Империал
Колледж, Лондон)
шечные струйки воды, .обладающие исключительно высокой
скоростью. В результате разрушения'пузырьков возникает силь-
ная ударная волна — серия последовательных гидравлических
ударов. Такое воздействие очень разрушительно не только для
высокопрочного бетона, но даже для металла. Читатели, же-
лающие получить более подробное объяснение проблемы ка-
витации, могут обратиться к библиографии в конце этой гла-
вы. Кавитации можно избежать, если исключить образование
кавитационных вихрей и пузырьков. Как правило, кавитацион-
ные разрушения наблюдаются на поверхности водосбросов,
турбинных водоводов, резервуаров — накопителей энергии,
сифонов и туннелей, по которым с большой скоростью течет
вода.
Повреждение бетона вследствие кавитации можно доволь-
но легко оттичить от обычного размыва. На поверхности, раз-
рушенной кавитацией, имеются зазубрины, в то время как
поверхность, поврежденная водой и крупным песком или камен-
ной мелочью, довольно гладкая. На рис. 2.2 показано типич-
ное разрушение бетона кавитацией в экспериментальной уста-
новке в Империал Колледж. На практике в таких конструк-
циях, как водосбросы, при кавитации могут вырываться боль-
шие куски бетона.
Истирание водой, содержащей
каменную мелочь или крупный песок
Бетой высокого качества очень устойчив к воздействию
быстрых потоков воды, содержащей каменную мелочь или
крупный песок. Произойдет ли существенное разрушение и
46
какова будет его степень — вопросы, зависящие от ряда фак-
торов, наиболее важными из которых являются следующие:
I) качество бетона (его прочность при сжатии, содержание
цемента,. сопротивление износу мелкого и крупного заполните-
ля);
2) скорость -потока воды;
3) содержание крупного песка или каменной мелочи в по-
токе и их абразивные характеристики;
4) параметры потока (является ли он непрерывным или
прерывистым, как изменяется количество песка пли каменной
мелочи через каждый час, день и т. д.).
Автору неизвестны публикации, в которых анализирова-
лась бы практическая взаимосвязь этих четырех факторов. В
каждой конкретной ситуации проектировщик должен исходить
из инженерной оценки и в первую очередь решать вопрос о
необходимости и рациональности особых мер защиты. Это от-
носится также и к ремонтным работам. Разумеется, выбран-
ный метод ремонта и применяемое оборудование будут зави-
сеть от типа поврежденной конструкции, степени повреждения
и времени эрозии.
Удар напорной струи
Когда струя воды, обладающая очень высокой скоростью,
ударяет по поверхности бетона, то она смывает цементное тес-
то, нарушая таким образом сцепление мелкого и крупного
заполнителя. В результате такого воздействия в бетоне может
образоваться сквозное отверстие. Этот принцип положен в ос-
нову резки бетона напорной струей воды (см. главу 5). Дав-
ление в сопле непосредственно перед пуском находится в пре-
делах 40—80 МПа. Фактически высокопрочный бетон оказал-
ся очень устойчивым к воздействию струи чистой воды, но до
сих пор еще не установлены предельные значения критических
скоростей и прочности бетона. При разрушении бетона струей
воды самым рациональным решением является установка
стальной плиты, прочно прикрепленной к бетонной стене или
полу. Конструкцию крепления следует тщательно продумать;
в качестве раствора рекомендуется раствор на эпоксидной
смоле.
В случае небольших повреждений, происходивших в тече-
ние длительного периода, можно применять обычные методы
ремонта 'бетона, которые описаны в последующих главах мо-
нографий:
47
2.5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОРСКОЙ ВОДЫ
ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА
И РАСТВОРА НА ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЕ
В большинстве страп мира не возникает потребности в ис-
пользовании морской воды для приготовления бетона и раст-
вора. Однако есть такие территории, где пресная вода настоль-
ко дефицитна, что для строительных работ приходится поль-
зоваться морской водой. В таком случае морская вода долж-
на применяться только для неармированного бетона. Однако
большая часть бетонных несущих конструкций должна арми-
роваться. В некоторых случаях имеется вода, засоленность ко-
торой гораздо меньше, чем у морской воды.
Было отмечено, что во многих местностях, где для заме-
са бетона приходится использовать морскую или солоноватую
воду, заполнитель (особенно песок) также содержит соль. Ка-
ковы же опасные последствия использования морской воды
для замеса бетона и строительного раствора?
Прежде всего, если вода для затворения очень солона, то
для приготовления бетона и раствора нельзя использовать гли-
ноземистый цемент. Во всех случаях, когда для замеса нет
нормальной (пригодной для питья) воды, следует обратить-
ся за консультацией к изготовителям цемента. Все рассматри-
ваемые ниже вопросы относятся к бетону и раствору на порт-
ландцементе. Общее количество растворенных твердых ве-
ществ (солей) в воде Атлантического океана составляет око-
ло 32 000 мг/л. Из них примерно 2000 мг/л являются сульфа-
тами (в основном сульфат магния) и 18 000 мг/л — хлоридами
(в основном хлорид натрия). Установлено, что наличие суль-
фатов в нормальной воде Атлантического океана, используемой
для приготовления бетона и раствора на портландцементе, не
приводит к значительному снижению прочности и проницаемос-
ти бетона в течение длительного промежутка времени. Хлори-
ды ускоряют схватывание и твердение цемента.
Общее влияние растворенных солей в количестве 32 000 мг/л
в воде для затворения может вызвать значительные выцветы
на наружных поверхностях бетонных элементов. Хлористый
натрий очень агрессивен по отношению к черным металлам,
поэтому подробное рассмотрение влияния концентрации хло-
рида может оказаться полезным.
Как отмечалось ранее, содержание хлоридов в водах Атлан-
тики составляет примерно 18 000 мг/л; в Персидском заливе
и Красном море концентрация, вероятно, будет около
22 000 мг/л, или 2,2% по массе. Если водоцементное отноше-
ние смеси 0,45, то содержание хлорида в смеси, выраженное г
процентах массы цемента, составит: 0,45-2,2 = 0,99% 1 %.
Чтобы перевести это содержание хлорида в более часто упот-
ребляемый показатель содержания хлорида кальция, применя-
48
ют следующее выражение: хлорид кальция СаС12 = 40~Н
4-2(35,5) = 110.
Если максимальная допускаемая доза безводного хлорида
кальция в бетоне (при наиболее благоприятных условиях конт-
роля на строительной площадке) составляет 1,5% по массе
цемента, то эквивалентное допускаемое содержание хлорида
Ранее отмечалось, что в тех районах, где для затворения
бетона приходится пользоваться морской водой, заполнители,
в особенности песок, могут также содержать значительное ко-
личество соли. Отсюда следует, что морская вода, используе-
мая при производстве бетона, может вызвать коррозию арма-
туры. Необходимо учитывать также и то, что в морских соору-
жениях содержание соли в бетоне, вероятно, будет со време-
нем увеличиваться за счет водяных брызг при ветре.
В статье Гриффина в журнале «Защита материалов»
(ноябрь, 1965 г.) говорится об экспериментальном использо-
вании соленой воды затворения и воздействии водяных брызг
при ветре. Если сооружение не запроектировано специально
для временного использования с относительно небольшим сро-
ком службы, то следует уделить внимание методам исключе-
ния или уменьшения воздействия хлоридов на арматуру. Не-
обходимые мероприятия определяются производственными
возможностями и должны включать как можно больше из пе-
речисленных ниже операций.
1. Необходимо предусматривать использование плотного не-
проницаемого бетона с определенной толщиной защитного слоя.
Это соответствует нормативным значениям минимального рас-
хода цемента, равного 360 кг на 1 м3 бетона, максимального
водоцементного отношения 0,45, минимальной толщины защит-
ного слоя 50 мм, а также требованиям, предъявляемым к тща-
тельному уплотнению и выдерживанию бетона. Автор счита-
ет, что максимальная толщина защитного слоя, как правило,
не должна превышать 60 мм. В противном случае толщина
бетона, в котором могут возникать трещины, становится слиш-
ком большой.
2. При проектировании необходимо обращать особое вни-
мание на то, чтобы предельная ширина грещин на наружных
поверхностях не превышала 0,1 мм.
3. Рекомендуется по возможности применять оцинкованную
арматуру. При этом целесообразно использовать портландце-
мент“е содержанием хроматов не менее 65 мг/л. При отсутст-
вии такого цемента хроматы можно добавлять в ванны горя-
чего цинкования.
4. Наряду с мероприятиями по п. 3 арматуру можно покры-
вать двумя плотными слоями эпоксидной смолы после удале-
ния ржавчины и рыхлой заводской окалины. Затвердевшее
49
эпоксидное покрытие уменьшает сцепление, однако это можно
учесть либо при проектировании (если сцепление является
определяющим), либо применив арматуру с повышенным сцеп-
лением.
В заключение этого краткого обзора, посвященного исполь-
зованию морской воды при приготовлении бетона, следует упо-
мянуть работу Дыоэра из Ассоциации цемента и бетона.
Дыоэр показал, что при использовании морской воды проч-
ность бетона при сжатии улучшается в любом возрасте, начи-
ная от 1 сут до 4 лет по сравнению с прочностью такой же
смеси, изготовленной на водопроводной воде. Следует отме-
тить, что хотя бетон на глиноземистом цементе (при условии
правильного дозирования и выдерживания) очень долговечен
в морской воде, ее ни в коем случае нельзя использовать для
затворения бетона пли раствора на этом типе цемента.
2.6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
TERZAGHI, Н. and PECK, R В., Soil Mechanics in Engineering Practi-
ce, 2nd ed., John Wiley & Sons, New York; Chapman and Hall, London, 1968,
p. 752.
KALOUSEK, G. L., PORTER, L. C. and BENTON, E. J., Cent. Cone. Res.
(2) 1972, pp. 79—89.
HALSTEAD, P. E., Behaviour of structures subjected to aggressive waters.
Paper at Inter-Association Colloquium on Behaviour in Sen ice of Concrete
Structures, Liege, June 1975, p. 11.
BUILDING RESEARCH ESTABLISHMENT, Concrete in Sulphate-Bea-
ring Soils and Ground-Waters. Digest, 174, 1975, HMSO, London, p. 4.
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Guide for the protection of con-
crete against chemical attack by means of coatings and olher corrosion-resis-
tant materials. Report by ACI Committee 515, Journal A.C.I. Dec. 1966,
pp. 1305—1390.
LEA, F. M. and DESCH, С. H., The Chemistry of Cement and Concrete,
2nd edn. (Revised), Edward Arnold Ltd, London, 1970, p. 637.
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Manual of Concrete Practice. Part
3 — Products and Processes, 1972, A.C.I., Detroit, pp. 515—23 to 515—73.
PERKINS, P. H., The Use of Portland Cement Concrete in Sulphate Bea-
ring Ground and Ground Water of Low pH, Cement and Concrete Association,
London, ADS/30, Apr. 1976, p. 16.
TOMLINSON. M. J., Foundation Design and Construction, 2nd cd.. Pit-
man Publishing Lid. London, 1969, p. 785.
SHACKLOCK, B. W-, Concrete Constituents and Mix Proportions, Cement
and Concrete Association, London, 1974, p. 102.
MURDOCK, L. J. and BLACKLEDGE, G. F., Concrete Materials and
Practice, 4th ed., Edward Arnold Ltd, London, 1968, p. 398.
BUILDING RESEARCH ESTABLISHMENT, The Durability of Reinforced
Concrete in Sea Waters, Twentieth Report of the Sea Action Committee of the
Institution of Civil Engineers National Building Studies, Research Paper
No. 30, 1960. HMSO, p. 42.
HOUSTON, J. T, ATIMTAY, T. and FERGUSTON, P. M., Corrosion of
Reinforcing Steel Embedded in Structural Concrete. Research Report 112-1F,
Centre for Highway Research, University of Texas at Austin, US. March 1972,
p. 131.
PERKINS, P. IL, Floors—Construction and Finishes, Cement and Concre-
te Association, London, 1973, p. 132.
50
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Manual of Concrete Practice. Part
1 — Erosion resistance of concrete in hydraulic structures, 1968, A.C.I., Det-
roit, pp. 210—1 to 210—13.
KENN, M. J., Factors Influencing the Erosion of Concrete by Cavitation,
CIR1A Technical Note No. 1, London, July 1968, p. 15.
VICKERS, A. J.. FRANCIS, J. R. D. and GRANT, A. W„ Erosion of Se-
wers and Drains, CIRIA Research Report No. 14, London, October 1968, p. 20.
BICZOK, I., Concrete Corrosion and Concrete Protection, 4th cd., Hunga-
rian Academy of Sciences, 1967, p. 543.
HAUSMAN, B. A., Criterion for cathodic protection of steel in concrete.
Materials Protection, 8(10) (1969), pp. 23—25.
EVERETT, L. H. and TREADAWAY, K. W. J., The Use of Galvanized
Steel Reinforcement in Building, Building Research Station. Current Paper
CP 3/70, January 1970, p. 10.
TREADAWAY, K. W. J. and RUSSELL, A. D., Inhibition of the Corrosion
of Steel in Concrete, Building Research Station, Current Paper CP 82/68, De-
cember 1968, p. 5.
BRYSON, J. O. and MATHEY, R. C., Surface, condition effect on bond
strength of steel beams embedded in concrete. Proc. А.С.1., 59(3) (19S2),
pp. 397—406.
COOK, A M., A Comparison of the Bond Strength of Black and Galvani-
zed Plain Reinforcing Bars to Concrete. A conhidential report, not published.'
The Cement ahd Concrete Association of Australia TM95, April 1974, p 16.
CLARK, R. R., Protection of concrete from cavitation damage. Proc. I.C.E
(May 1971), Technical Note 48, p. 5; Discussion, Proc. I.C.E. Dec. 1971.
KENN, M. J., Bonneville dam stilling basin. Journal A.C.I., 52 (April
1956), pp. 821—837.
ANON., Polymerized hibrous concrete to hx dam spillway as research con-
tinues on other applications. Engineering News Record, Jan. 9, 1975, p. 10.
HALSTEAD, P. E. et al.. Durability of Concrete. Eight articles in the Sup-
plement to the Consulting Engineer (April/May 1971).
ГЛАВА 3. РЕМОНТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ
ЧАСТЬ 1
В настоящей книге рассмотрены вопросы ремонта конструк-
ций зданий и инженерных сооружений. Между зданиями и ин-
женерными сооружениями не существует четкого разграниче-
ния.
Число обычных зданий значительно превышает число инже-
нерных сооружений. Поэтому логично считать, что объем ре-
мотных работ для них будет больше. С другой стороны, внеш-
ние воздействия и условия эксплуатации для зданий значитель-
но благоприятнее, чем для большинства инженерных сооруже-
ний.
Разрушения и повреждения железобетонных конструкций
можно разделить на пять основных категорий.
1. 'Недостаточность несущей способности в связи с ошибками
при проектировании и строительстве, а также из-за ударных
воздействий, взрывов или увеличения полезных нагрузок сверх
значений, предусмотренных в проекте.
2. Повреждения о^пожара, которые проявляются в снижении
прочности сооружения в целом, а также значительных иитеи-
51
сивных повреждениях отдельных железобетонных элементов
(плит перекрытии, балок, колонн и т. п.).
3. Снижение прочности из-за низкого качества бетона, не-
достаточной толщины защитного слоя или наличия хлоридов в
бетоне.
4. Химическое воздействие на бетой и арматуру.
5. Механическое повреждение сооружения или его части,
связанное с условиями эксплуатации, например истирание плит
перекрытий в производственных зданиях, внутренних поверх-
ностей силосов и бункеров для хранения крупнозернистых ма-
териалов.
В качестве первого шага при исследовании разрушения
строительных конструкций необходимо установить его причину.
В опасных ситуациях может потребоваться немедленная уста-
новка временных опор для предупреждения возможного обруше-
ния.
К очевидным причинам аварийных ситуаций относятся по-
жар, взрыв, ударные воздействия и т. д. Однако в большинстве
случаев для установления причин снижения прочности конст-
рукций требуется детальное обследование. Кроме того, необхо-
дим определенный опыт для выбора способа восстановления, наи-
более эффективного на длительный период времени и достаточно
экономичного.
В этой главе приведены подробные рекомендации по восста-
новлению повреждений, относящихся к категориям 1, 2, 3 и 5.
Повреждения категории 4 рассмотрены в главе 6.
Любое обследование необходимо проводить очень вниматель-
но, поскольку правильность установления причин повреждения
является определяющим фактором для выбора технически обос-
нованного и экономичного метода ремонта.
3.1, ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОВЕДЕНИЮ ОБСЛЕДОВАНИЙ
Обследование поврежденных железобетонных конструкций
проводится в несколько этапов.
1. Необходимо выполнить тщательный визуальный осмотр.
Важно также, для какой цели используется здание или его от-
дельные части. На этом этапе при проверке наружных поверх-
ностей сооружения на большой высоте очень рекомендуется
пользоваться хорошим биноклем.
2. Может оказаться, что в дополнение к данным п. 1 по-
требуется изучение архитектурных и конструктивных чертежей.
В ряде случаев может оказаться полезным непосредственный
контакт с главным подрядчиком и поставщиком сборных желе-
зобетонных изделий (если последние используются и в них от-
мечены признаки повреждений).
3. Если отмечена коррозия арматуры, то следует с помощью
62
электромагнитного измерителя (ИЗС) проверить толщину за-
щитного слоя. Измерения необходимо проводить также за пре-
делами зон видимых повреждений, поскольку при недостаточной
толщине защитного слоя коррозия может возникнуть, но распро-
страниться не настолько, чтобы вызвать расслоение бетона.
Результаты обследования оформляются в виде схематического
чертежа.
4. Отбирают образцы бетона, которые помещают в специа-
лизированную испытательную лабораторию с целью определе-
ния:
а) общих характеристик бетона, включая тип и содержание
цемента, водоцементное отношение, тип и гранулометрический
состав заполнителей, показатель однородности бетона; б) глу-
бины карбонизации; в) присутствия хлоридов и их концентра-
ции в процентах от содержания цемента; г) признаков химиче-
ской агрессии бетона и наличия агрессивных химических ве-
ществ. Эта .вопросы подробно рассмотрены в главе 6.
5. Если анализ свидетельствует о значительном содержании
хлоридов, то целесообразно провести испытание дополнитель-
ных образцов. Опыт показывает, что концентрация хлоридов в
бетоне никогда не бывает равномерной. Поэтому их содержа-
ние в количестве более 0,25% массы цемента является опасным
признаком и свидетельствует о необходимости дальнейших ис-
пытаний. Это особенно важно, когда железобетон применяется
с предварительным или последующим напряжением арматуры.
Вопросы, связанные с ремонтом железобетонных конструкций,
содержащих недопустимо высокую концентрацию хлоридов,
рассмотрены в отдельном разделе настоящей главы.
В некоторых случаях наблюдается относительно небольшое
расслоение, однако число трещин весьма значительно и некото-
рые из них могут иметь следы ржавчины. Трещины, не влияю-
щие на несущую способность конструкций (за исключением тре-
щин от коррозии арматуры ,и связанным с ней расслоением бе-
тона), обычно возникают на начальной стадии работы сооруже-
ния и могут быть вызваны пластическим растрескиванием,
термическим сжатием или усадкой при высыхании.
Указанные этапы в проведении обследования относятся к
большинству случаев повреждений. При анализе отдельных
повреждений существенное значение имеет определение типа
использованного цемента. В одних случаях важно отличить
обыкновенный портландцемент от сульфатостойкого, в других —
установить, применялся ли в бетоне глиноземистый цемент.
Эксперименты по определению сульфатостойкого портланд-
цемента в бетоне и растворе достаточно сложны и длительны.
До недавнего времени это относилось и к глиноземистому це-
менту. Недавно Научно-исследовательской строительной станци-
ей в Гарстоне была разработана простая методика химическо-
го анализа затвердевшего бетона, которая позволяет выявить
53
глиноземистый цемент. Эта методика может дать положитель-
ные результаты и при применении некоторых типол портландце-
мента, поэтому се можно считать надежной. Если эти испыта-
ния приводят к отрицательному результату, то считается, что
глиноземистый цемент не применялся.
По окончании обследования и определения основных причин
повреждения конструкции следует уточнить вид и объем необ-
ходимого ремонта, требуемые материалы и методы производст-
ва работ.
Работа может быть выполнена силами заказчика или спе-
циализированной подрядной фирмой на основе технических тре-
бований, заявок на необходимые материалы и графика выпол-
нения работ. Возможно также осуществление ремонтных работ
по контракту с учетом общих, расходов.
Большое значение для обеспечения длительной эксплуата-
ционной надежности сооружения после ремонта имеет выбор
наиболее подходящего метода производства восстановительных
работ с учетом особенностей конкретного объекта. В связи с
большой ответственностью при принятии решений необходимо
обращать внимание на следующие положения.
Выполнение работ силами заказчика допустимо только (в
том случае, если он располагает кадрами, имеющими опыт вос-
становления железобетонных конструкции. Этот метод предпоч-
тителен в тех редких случаях, когда ремонт оказывается на-
столько сложным, что ни консультант, пи специализированная
фирма не могут достоверно оцепить стоимость работ.
По практическим соображениям, выбор обычно осуществля-
ется между выполнением работ специализированной фирмой на
основе контракта, подготовленного заказчиком, и передачей
подряда одной из фирм, которые предварительно представляют
заказчику подробные расчеты затрат и гарантии на производст-
во работ. Каждый из этих методов имеет своп преимущества и
недостатки.
Признаки повреждений обыкновенного и предпапряженного
железобетона различны. В обыкновенном железобетоне корро-
зия арматуры проявляется па ранней стадии в виде ржавых пя-
тен, трещин и расслоения бетона. В обычных условиях этот
процесс протекает медленно, а ржавые пятна и другие призна-
ки наглядно свидетельствуют о начале процесса разупрочнения
и необходимости ремонтных работ.
Что касается преднапряжепного железобетона, то корро-
зия проволоки небольшого диаметра или прядей вряд ли проя-
вится в (виде ржавых пятен, трещин или расслоения бетона. Труд-
но предполагать, что вся арматура будет корродировать в
одинаковой степени. Тогда коррозия привела бы к деформациям
элемента, что является внешним признаком снижения его проч-
ности. Интенсивные прогибы балок и плит всегда следует рас-
сматривать как предостережение, и в этом случае необходимо
54
принимать меры для выявления их причины. Обычно проекти-
рованию .и изготовлению преднапряжениых элементов уделяют
большое внимание. На основании анализа работы очень боль-
шого числа преднапряжениых сооружений разных типов, воз-
веденных за последние 25—30 лет, обнаружено крайне неболь-
шое количество их повреждений.
В 1972 г. в Лондоне внезапно обрушилось покрытие школы,
которое было выполнено на глиноземистом цементе. Автор счи-
тает, что последовавшие за этим инцидентом сомнения в отно-
шении возможности его применения были мало обоснованными.
Можно надеяться, что проводимые и планируемые в связи с
этим обрушением исследования бетонов на глиноземистом це-
менте приведут к разработке практических рекомендаций по
его применению в несущих конструкциях, в частности в тех
случаях, когда высокая стоимость глиноземистого цемента оп-
равдана. Ранее эти бетоны применяли главным образом при
производстве сборных элементов, когда требовалась быстрая
оборачиваемость форм.
3.2. ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И ЗАДЕЛКА
ТРЕЩИН В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТАХ
Повреждение железобетонной конструкции неизбежно соп-
ровождается трещипообразованием. Изучение трещин в бетоне,
причин их возникновения, а также возможности ремонта кон-
струкций —наиболее важный момент в общей проблеме вос-
становления и усиления железобетонных сооружений.
Важно понять, что трещины не обязательно являются пов-
реждениями и не всегда свидетельствуют о разрушении в обыч-
ном понимании этого слова. Появление трещины, ширина, ес
раскрытия, местоположение в элементе, степень незащищеннос-
ти от внешних воздействий — все это факторы, определяющие,
есть ли действительно повреждение и насколько оно серьезно.
Причина образования трещины может быть установлена только
после тщательного обследования, но ее ширина, местоположе-
ние и степень опасности всегда могут быть легко определены.
Возникает вопрос о том, существует ли допустимая ширина рас-
крытия трещин. Под этим термином подразумевается ширина,
которую при заданных условиях внешнего воздействия можно
рассматривать как незначительную и поэтому не влекущую за
собой никакого ремонта или заделки конструкции. Точного от-
вета на этот вопрос не существует.
Нормы СР 110 для обычных условий рекомендуют прини-
мать 'максимальную ширину раскрытия трещины 0,3 мм. Эта
ширина уменьшается до 0,004 от минимальной толщины защит-
ного слоя рабочей арматуры, когда элементы подвергаются
воздействию особенно агрессивной внешней среды. Последнее
ограничение дает при^толщине защитного слоя рабочей арма-
туры 40 тим в качестве допустимой максимальной ширины рас-
55
крытия трещины 0,16 мм. Ширина трещины измеряется на по-
верхности бетона. При этом предполагается, что по мере уда-
ления от поверхности ширина трещины довольно быстро умень-
шается. Это предположение, безусловно, справедливо, когда
трещины вызываются растяжением в растянутой зоне элемента,
но может оказаться неверным для трещин, вызываемых терми-
ческим сжатием и пластической усадкой. В условиях строи-
тельной площадки очень трудно измерить ширину трещины с
заданной степенью точности.
В связи с допустимыми размерами раскрытия трещин воз-
никает важный практический вопрос об изменении ширины рас-
крытия трещин: стремится ли трещина закрыться или постепен-
но увеличивается во времени? Если трещина вызвана какими-
то временными перегрузками, то она вновь закрывается при
снятии перегрузок. Если же причина возникновения трещины
постоянна, то трещина, вероятно, не закроется, а под влиянием
внешних воздействий появится тенденция к увеличению ширины
ее раскрытия во времени.
Когда ширина трещины превышает определенное значение,
внутрь ее возможно проникание влаги. Если влага просочится
даже на небольшую глубину, то при падении температуры ни-
же 0°С она превращается в лед и возникающие силы расшире-
ния расклинивают края трещины. Это будет происходить и
повторяться при каждом цикле замораживания и оттаивания.
Поэтому ширина раскрытия трещины постепенно увеличивается,
влага в конечном итоге достигает арматуры и начинается про-
цесс ее коррозии. Продукты коррозии (ржавчина) занимают
больший объем, чем исходный металл, а силы расширения
вызывают растрескивание и расслоение бетона.
Некоторые факторы сдерживают раскрытие трещин. К ним
относятся сжимающие напряжения которые действуют перпен-
1 днкулярно к линии трещин, например в сжатой зоне несущих
1 элементов. Другим фактором является выщелачивание извести
из цементного теста, вызванное движением влаги через бетон и
продолжающейся гидратацией частиц цемента. Это явление
часто называют «самозалечиванием» трещин, и мы возвратимся
I к нему в главе 4. Еще одним фактором является небольшое
расширение бетона, которое происходит от так называемой об-
Сратной усадки при высыхании или движения влаги в самом бе-
| тоне. Типичным примером являются стены и пол сооружения
| для хранения воды после его наполнения и сдачи в эксплуата-
Г цию. Автор придерживается мнения, что все трещины шириной
| более 0,1 мм в наружных элементах или элементах, подвержен-
। ных воздействию агрессивной окружающей среды, рекоменду-
। ется герметизировать. Если герметизация выполнена по всем
правилам, она препятствует раскрытию трещины во време-
ни, исключая таким образом коррозию арматуры и дальнейшее
' разрушение конструкции.
|56
Мелкие волосные трещины на белом бетонном элементе,
особенно на гладкой поверхности, превращаются в канавки, где
собирается грязь. Через несколько лет они становятся очень
заметными.
Специалист, к которому обращаются за консультацией от-
носительно трещин в железобетоне, должен прежде всего по-
пытаться установить причину их возникновения и определить,
оказывают ли трещины влияние на несущую способность кон-
струкций. С такой просьбой могут обратиться в процессе строи-
тельства, вскоре после окончания строительства здания, а иног-
да много лет спустя. Чем раньше начинается обследование со-
оружения после обнаружения трещин, тем легче установить при-
чину их возникновения. Стоимость ремонтных работ, естествен-
но, возрастает, если обследование выполнено несвоевременно.
3.2.1. Причины трещинообразования
Существует много причин трещинообразования в железобе-
тонных конструкциях, но по практическим соображениям их
можно разделить на три основные категории.
1. Трещины, оказывающие влияние на несущую способность
конструкции (конструктивные трещины). Это означает, что
трещины оказывают влияние на устойчивость или снижают ко-
эффициент безопасности сооружения или его части. Это не
означает, что сооружение находится в аварийном состоянии.
Конструктивные трещины могут быть вызваны: а) ошибками
при проектировании; б) перегрузками сооружения выше рас-
четных нагрузок при изменении условий эксплуатации; в) ошиб-
ками в методах строительства или недостатками применяемых
материалов; г) непредвиденными ситуациями, например взры-
вом, ударом и т. п. (повреждения от пожара отнесены в от-
дельную категорию).
2. Трещины от пожара. Часть из них может быть конструк-
тивными, а часть — неконструктивными (структурными). Они
всегда сопровождаются расслоением бетона и другими повреж-
дениями.
3. Неконструктивные трещины. Эти трещины вызываются
причинами, не относящимися к указанным выше в пп. 1 и 2.
Они могут быть разделены на несколько основных типов:
а) трещины при пластической усадке, которая бывает двух видов;
б) температурно-усадочные трещины в бетоне в раннем возрас-
те; в) усадочные трещины при высыхании; г) трещины от кор-
розии арматуры.
Тщательное обследование характера трешип дает очень по-
лезную информацию и, как правило, позволяет определить их
причину. Такие факторы, как положение трещины, форма, на-
правление (вертикальная, горизонтальная или наклонная), их
ориентация по отношению к рабочей арматуре (параллельная
57
или перпендикулярная), очень важны. Большое значение имеет
также прогиб элемента. Ширина раскрытия трещины должна
быть определена по возможности с большей степенью точности.
Однако она может значительно изменяться, когда трещина
огибает зерна заполнителя. Очень большая точность 'Измерений
в этом случае необязательна и практически невозможна. Так-
же следует измерить толщину защитного слоя арматуры.
Если причины трещинообразования не могут быть установ-
лены на основании указанных данных, то целесообразно прове-
рить расчеты, схему армирования и точность соблюдения тех-
нических условий.
Опыт автора показывает, что большинство трещин относит-
ся к меконструктпвным и в существующих зданиях вызывается
плохим качеством бетона или недостаточной толщиной защит-
ного слоя арматуры. Трещины при пластической усадке обычно
проявляются очень скоро после укладки бетона. Температурно-
усадочные трещины, как правило, появляются после снятия
опалубки. Если опалубка не применяется, то эти трещины появ-
ляются через 48 ч после укладки, хотя они часто незаметны в
течение нескольких дней и даже недель. Применение при вы-
терживании защитной пленки позволяет избежать этих мелких
трещин. Ширина температурных усадочных трещин увеличива-
ется при обычной усадке от высыхания.
3.2.2. Неконструктивные (структурные) трещины.
Типы и методы ремонта
Трещины при пластической усадке
свежеуложенного бетона
Существует два типа трещин прн пластической усадке. Пер-
вые, наиболее распространенные, появляются в результате очень
быстрого испарения влаги с открытой поверхности бетона, ког-
да он находится еще в пластичном состоянии. Обычно они на-
зываются поверхностными трещинами прп пластической усадке.
Исследования специалистов показали, что такие трещины на
горизонтальной поверхности образуются вследствие быстро-
го испарения с нее влаги (высыхания). Когда скорость испаре-
ния превышает скорость подъема воды к поверхности (известное
как водоотделение), поверхность свежеуложенного бетона при
пластической усадке растрескивается.
Скорость, с которой вода в бетонной смеси достигает по-
верхности, и общее количество воды зависят от многих факто-
ров, из которых не все хорошо изучены. Ниже указаны факто-
ры, которые имеют большое значение для рассматриваемого
явления: 1) зерновой состав, влагосодержанне, водопоглощение
и тип используемого заполнителя; 2) общее содержание воды в
смеси; 3) расход цемента; 4) толщина бетонной плиты; 5) ха-
рактеристики всех используемых добавок; 6) достигаемая сте-
58
пень уплотнения и, следовательно, плотность бетона; важно
также была ли увлажнена опалубка (или подстилающий слой
раствора), на которую был уложен бетон.
Скорость испарения влаги с поверхности также зависит от
ряда достаточно хорошо исследованных факторов: относитель-
ной влажности; температуры бетона; температуры окружающе-
го воздуха; скорости ветра; степени воздействия солнца и ветра
на поверхность плиты.
Поверхностные трещины при пластической усадке представ-
ляют собой волосные довольно прямые трещины длиной 50—
750 мм. Они часто располагаются перпендикулярно рабочей ар-
матуре. Иногда несколько трещин образуются параллельно друг
другу на расстоянии 50—90 мм. Трещины, как правило, неглубо-
кие и редко проникают ниже верхней части защитного слоя бе-
тона, хотя в неблагоприятных условиях они могут быть более
глубокими и даже прорезать плиту] насквозь.
Эти трещины обычно образуются в жаркую солнечную пого-
ду или в сухие, очень ветреные дни. Они могут вызвать серь-
езное беспокойство у тех, кто не понимает причины их возник-
новения. Если растрескивание незначительно, трещины неглу-
бокие и не приводят к разрушению поверхности плиты; в этом
случае оно относительно безопасно: Трещины следует заделать
раствором на портландцементе и хорошо загладить щеткой.
Затем обработанную поверхность закрывают полиэтиленовой
пленкой не менее чем на 48 ч, закрепив ее по краям планками и
брусками.
Было установлено, что применение добавки для вовлечения
в бетон 4,5±1,5% воздуха значительно уменьшает растрескива-
ние от пластической усадки. Всегда лучше предотвратить раз-
рушение, чем исправлять его последствия. Если бетон по окон-
чании укладки хорошо укрыть пластмассовой пленкой и закре-
пить ее по периметру, то растрескивание поверхности свежс-
уложенного бетона при пластической усадке вряд ли возможно.
Второй тип трещин от пластической усадки возникает при
оседании твердеющей бетонной смеси. Причина появления та-
ких трещин иная, чем поверхностных трещин от пластической
усадки, описанных выше. Такие трещины могут быть обуслов-
лены двумя основными моментами. Первый — сопротивление
поверхности формы оседанию (уплотнению) пластичного бе-
тона под действием глубинных вибраторов и силы тяжести.
Сопротивление формы сдерживает это движение. Если же
смесь все же оседает, а твердение уже началось, весьма веро-
ятно образование трещин, которые, как правило, повреждают
поверхность бетона. Они шире на поверхности и их глубина
не более 20—25 мм Второй момент—более серьезный, потому
что трещины часто достигают арматуры. Они могут бытыппре
внутри, чем на поверхности, бетона, и быть связаны с образова-
нием раковин. Трещины вызываются тем, что бетонная смесь
59
«застревает» на арматуре, в результате чего при последующем
ее твердении образуются трещины. Соответствующая корректи-
ровка в составе смеси и более тщательное уплотнение помога-
ют устранить эту причину.
Трещины этого типа рекомендуется ремонтировать при по-
мощи инъектирования в них раствора, как описано в части 2
этой главы. Простая обработка поверхности вряд ли будет дос-
таточна для обеспечения длительного срока службы.
Если такие трещины наблюдаются в высоких балках и тол-
стых плитах, то рекомендуется проверить, есть ли в бетоне ра-
ковины, и принять меры по восстановлению в соответствии с ре-
комендациями раздела настоящей главы, посвященного ремон-
ту ячеистого бетона.
Температурно-усадочные трещины
При схватывании и в начале процесса твердения благодаря
химической реакции между водой и цементом выделяется зна-
чительное количество тепла, которое приводит к повышению тем-
пературы бетона. Степень повышения и максимально достигае-
мая температура, а также (время, за которое достигается этот
максимум и последующее охлаждение бетона,' зависят от боль-
шого числа факторов. Среди них наибольшее значение имеют
температуры окружающего воздуха и бетона во время уклад-
ки; тип используемой опалубки (деревянная, пластмассовая,
стальная) и время выдерживания в ней бетона; отношение от-
крытой поверхности бетона, т. е. площади, не защищенной опа-
лубкой, к объему бетона; толщина сечения бетонируемого эле-
мента; тип используемого цемента и его содержание в смеси;
мероприятия по теплоизоляции бетона после снятия опалубки;
метод выдерживания.
Подробные данные о состоянии и характеристиках бетона в
процессе твердения еще недостаточно изучены и являются пред-
метом исследования в Великобритании и в других странах. При
повышении температуры бетон расширяется, а при охлаж-
дении — сжимается. Температурный коэффициент расширения
(сжатия) определяется рядом факторов, основными из которых
являются тпп заполнителя и состав смеси.
Если элемент (перекрытие, стена или покрытие) не имеет
полной свободы деформации (чего практически никогда не бы-
вает), при охлаждении и усадке бетона в нем развиваются тем-
пературные напряжения. Чем выше степень заделки, тем боль-
ше температурно-усадочные напряжения. Эти напряжения, как
правило, бывают растягивающими, однако в отдельных частях
строительных конструкций возможно появление сжимающих
напряжений. Растягивающие напряжения часто превышают
прочность бетона на растяжение или прочность сцепления меж-
ду бетоном и арматурой, что приводит к образованию трещин.
60
Рис. 3.1. Температурно-уса-
дочные трещины в балкон-
ной плите (проф. Б П.
Хыоз, Бермингамский уни-
верситет)
Температурно-усадочные трещины пересекают весь элемент,
(рис. 3.1). Хотя такие трещины редко оказывают существенное
влияние на несущую способность, ’они создают места ослабле-
ния конструкции, пока не будут надлежащим образом задела-
ны. Усадка при нормальном высыхании приводит к раскрытию
этих первоначально очень мелких трещин (обычно не шире
0,05 мм). По этой причине они часто незаметны в течение не-
скольких недель после бетонирования. Часто появление трещин
этого типа неправильно объясняют усадкой при высыхании.
Последние обычно проявляются при обычных атмосферных
условиях в Великобритании очень медленно н в течение первых
28 сут после укладки едва достигают примерно 25% максималь-
ной величины, которая наблюдается за длительный период вре-
мени.
Метод восстановления обычно зависит от того, отмечаются
ли в трещине движения за последнее время, т. е. «живет» ли
она. Если таких движений не ожидается, то трещину можно
заполнить жестким материалом. В противном случае при вос-
становлении следует обеспечить некоторую степень податливо-
сти. Каким образом это будет осуществлено, зависит от ок-
ружающей среды и типа отделки элемента, приемлемой для
заказчика. Практически выбор осуществляется между инъекти-
рованием трещины и обработкой поверхности (главы 4, резер-
вуары для воды), которые сопровождаются качественной гер-
метизацией и нанесением декоративного слоя Инъектирование
трещин описано в части 2 настоящей главы.
61
Усадочные трещины при высыхании
Наблюдения автора показывают, что усадочные трещины
при высыхании, как правило, имеют ограниченное распростра-
нение. Они появляются в ненесущих элементах, нс имеющих
арматуры или армированных только исходя из требований к
монтажу и в топких покрытиях, стяжках и слоях штукатур-
ки.
В большинстве случаев причиной их возникновения принято
считать неудачное проектирование смеси, которое усугубляет-
ся неправильным выдерживанием. Использование в качестве
добавки хлорида кальция или присутствие хлоридов в заполни-
телях увеличивает усадку при высыхании.
К ошибкам при проектировании смеси относится использо-
вание избыточного количества воды пли применение плохо от-
сортированных заполнителей, которые содержат большое коли-
чество очень мелких фракций. Чем больше в бетоне или раство-
ре мелких заполнителей, тем выше водопотребность для обеспе-
чения удобоукладываемости.
Все бетоны и растворы подвержены усадке при высыхании,
и, как отмечалось в предыдущем разделе, она приводит к рас-
крытию трещин, возникших по другим причинам, например
при температурной усадке. Важно отметить, что сжатие из-за
усадки при высыхании составляет в 28-суточном возрасте при-
мерно 25% величины в возрасте 180 сут. Метод восстановления
в каждом случае зависит от конкретных особенностей. В покры-
вающем слое, стяжках и слоях штукатурки усадочные трещи-
ны при высыхании могут сопровождаться короблением и нару-
шением сцепления. В других случаях степень растрескивания и
характер отделки поверхности определяют метод восстановле-
ния.
Подробные рекомендации по восстановлению железобетон-
ных перекрытий приведены в настоящей главе.
Методы ремонта неконструктивных
(структурных) трещин
Термин «неконструктивные трещины» относится к трещинам
в железобетонных элементах, для которых при их возникнове-
нии принятый коэффициент безопасности не снижается и не
требуется усиление элементов с помощью дополнительной ао-
матуры или бетона.
Как отмечалось ранее, собственно трещины не всегда явля-
ются опасными для бетона. Определяющими факторами для при-
нятия решения о проведении ремонта и методе заделки трещин
являются: причина образования трещин, ширина их раскрытия
и местоположение, степень атмосферного воздействия на эле-
менты.
62
Обычно при ремонте неконструктивных трещин затруднения
не возникают. Однако они -могут появиться, если необходимо
заделать трещину так, чтобы ремонт не был заметен после за-
вершения. Поскольку трещины вблизи всегда видны, практиче-
ски невозможно скрыть следы ремонта, если на весь элемент
не нанести декоративное покрытие.
Известно, что трещины па наружных поверхностях открытых
элементов постепенно расширяются и становятся все более за-
метными. Такие явления характерны прежде всего для бетон-
ных конструкции, подверженных суровым атмосферным воздей-
ствиям, и для светлых конструкций в городских условиях.
В данном разделе не рассматриваются вопросы образования
волосных трещин. В Британском стандарте BS 2787 «Глоссарий
терминов по бетону и железобетону» волосные трещины опре-
деляются как «растрескивание поверхности на небольшие при-
мыкающие друг к другу участки неправильной формы».
Как указывалось ранее, в условиях агрессивной среды тре-
щины шириной более 0,1 мм в наружных элементах и тонких
поверхностных слоях следует герметически; заделывать. Если нет
ржавых пятен и бетон не выкрашивается, а при обстукивании
трещины молотком не обнаруживается пустот, то есть основа-
ние полагать, что коррозия арматуры незначительна. В таком
случае при ремонте расшивать трещину не рекомендуется. Что-
бы проверить состояние арматуры, можно вырубить бетон в
нескольких местах и этим ограничиться. Также можно взять не-
сколько проб бетона для контроля его качества в других ха-
рактеристик, а также для определения концентрации хлоридов.
Приведенные ниже рекомендации можно использовать при за-
делке неглубоких трещин, появившихся по разным причинам и
не вызванных внешними нагрузками.
Когда внешний вид поверхности бетона не имеет значения,
рекомендуется очень тщательно простучать всю линию трещины
долотом. Это помогает выявлять даже незначительные пустоты.
Следует отметить, что при этом бетон из трещины не выруба-
ется. Вся каменная мелочь, пыль и грязь удаляются при помощи
щетки, а поверхность бетона по обеим сторонам трещины очи-
щается проволочной щеткой. После такой подготовки в трещину
кистью вводят латексный раствор, .который состоит из 2 ч.
портландцемента и 1 ч. эмульсии бутадиен-стирольного латек-
са (по массе). Целесообразно также кистью нанести раствор на
поверхность бетона шириной примерно 75 мм с каждой стороны
трещины, т. е. на те участки, которые были очищены проволоч-
ной щеткой. В случае необходимости через одну-две недели
можно нанести еще один слой раствора.
Для открытых бетонных элементов предлагается следующий
метод восстановления, который применим только к волосным
трещинам при отсутствии коррозии арматуры и выкрашивания
бетона.
63
Прежде .всего нужно вымыть холодной водой поверхность
бетона шириной примерно 75 мм по обеим сторонам от тре-
щины. Затем при помощи деревянного шпателя с резиновой
пластинкой ввести в трещину жидкий раствор пли цементное
тесто. Раствор приготовляется на белом или на смеси белого и
серого цементов (в зависимости от цвета восстанавливаемого
бетонного элемента). Добавление латекса белого искусствен-
ного каучука способствует уменьшению водопроницаемости и
усадки. Через две недели (не раньше!) после окончания ремон-
та все бетонные элементы следует промыть водой. Тогда весь
фасад будет равномерно подвергаться атмосферным воздейст-
виям.
Автор, как правило, отдает предпочтение нанесению в ка-
честве последнего отделочного слоя при ремонтных работах
большого объёма декоративного водонепроницаемого покрытия.
Однако эти покрытия требуют особых условий эксплуатации,
с которыми некоторые архитекторы и владельцы зданий не
согласны. При решении этого вопроса им все же следует иметь
в виду, что после ремонта бетон не обладает теми же свойст-
вами и той же долговечностью, что и бетон, не подвергавшийся
ремонту. В большинстве случаев полезно и целесообразно в
качестве заключительного этапа восстановительных работ вы-
полнить изоляцию всей поверхности.
3.3. Обычный ремонт
При применении бетона низкого качества, даже если защит-
ный слой удовлетворяет стандартным требованиям, на внешних
поверхностях элемента весьма вероятна коррозия арматуры.
Нормы СР ПО «Применение железобетона для несущих кон-
струкций» рекомендуют принимать толщину, защитного слоя ар-
матуры в зависимости от внешних условий и качества бетона.
Согласно норм СР 114, толщина защитного слоя арматуры
не определяется внешними воздействиями и качеством бетона,
кроме случаев, когда бетон находится в непосредственном кон-
также с грунтом или подвергается воздействию коррозионной
среды. В этом положении нет противоречий с основным тези-
сом норм СР 110, где толщина защитного слоя определяется
качеством бетона.
Автору известны случаи зашиты арматуры бетоном толщи-
ной 20—25 мм в конструкциях, которые эксплуатировались в
морских условиях более ЗОлет без каких-либо следов разруше-
ния стали. Эти вопросы более подробно рассмотрены в главе 5.
Помимо качества бетона при суровых атмосферных воздей-
ствиях очень важно, чтобы бетон не подвергался механическим
повреждениям и в нем не возникали трещины. Там, где про-
цесс трещинообразования связан с арматурой, то чем ближе она
размещается к поверхности, тем выше требования в отношении
М
степени ограничения допускаемой ширины раскрытия трещин.
Этот принцип используется в армоцементе.
Бетой должен быть водонепроницаемым, обладать достаточ-
ной прочностью и не иметь трещин, ширина которых превышает
допустимую. Причины трещинообразования и вопрос о до-
пустимой ширине раскрытия трещин были подробно рассмот-
рены в предыдущей главе.
При восстановлении элементов, в которых наблюдается
выкрашивание бетона, появились трещины или произошло об-
щее разупрочнение, обычно применяют следующий метод (за
исключением специальной обработки трещин). Весь поврежден-
ный бетон удаляется вручную, пневматическими инструментами
или напорной струей воды. Напорная струя воды для резки и
очистки бетона стала применяться в Великобритании совсем не-
давно. К сожалению, строительная промышленность очень мед-
ленно и неохотно принимает новые идеи. Этот метод имеет
много преимуществ и особенно эффективен при очистке армату-
ры. Давление в сопле находится в пределах 20—65 МПа. Рас-
ход воды дл~я создания одной струи сравнительно невелик, при-
мерно 50 л/мин. Около '/з этого количества рассеивается в
виде очень мелких капель и брызг.
После обработки струей воды бетон и сталь остаются чисты-
ми и влажными, так как.вода уносит продукты коррозии ста-
ли (этого не наблюдается при других методах очистки армату-
ры). На очищенной стали быстро образуется очень тонкая плен-
ка окиси железа, но как показывает опыт, она защищает
сталь и не оказывает никакого вредного воздействия.
Еще одним преимуществом напорной струи воды является
отсутствие вибрации и шума (за .исключением шума от мото-
ра и насоса), а скорость работы значительно выше, чем при
использовании инструментов ударного действия. Подробная ин-
формация по этому, вопросу приведена в главе 5.
Трещиноватый и поврежденный бетон должен быть удален и
заменен новым, а арматура очищена от ржавчины. Этим мож-
но ограничиться. На рис. 3.2 показан случай удаления пов-
режденного бетона с последующей очисткой арматуры, под-
готовленного для торкретирования.
По окончании указанных операций и непосредственно перед
нанесением нового раствора или бетона арматуру н примыкаю-
щие участки, бетона следует покрыть жидким раствором на порт-
ландцементе. Состав цементного раствора: 2 ч. обыкновенного
портландцемента м 1 ч. бутадиен-стирольного или акрилового
латекса ‘(по массе). Цементный раствор следует аккуратно на-
нести кистью на бетон и равномерно покрыть им арматуру. Его
применяют для создания интенсивной щелочной среды вокруг
стали и улучшения сцепления между старым бетоном и новым
раствором или бетоном. Це следует допускать схватывания жид-
3 Зак. 75
65
Рлс. 3.2. Удаление отслоив-
шегося бетона с последую-
щей очисткой арматуры
(«Семент Ган Компани,
Лимитед»)
кого цементного раствора ранее укладки нового раствора или
бетона. Максимальный интервал между двумя операциями —
20 мин. Автор считает нецелесообразным применение кислот-
ных ингибиторов коррозии ввиду того, что в их основе имеется
фосфорная кислота. Следует избегать использования кислот в
контакте с бетоном, тем более что действительная пассивирую-
щая способность этих соединений не доказана. Подрядчики, при-
меняющие кислотные ингибиторы, утверждают, что кислота
нейтрализуется последующим дополнительным покрытием из
материала с высоким значением pH, но автор склонен считать,
что кислотой лучше не пользоваться вообще.
Выше материал для восстановления бетонных конструкций
назывался раствором или бетоном. Дело в том, что в ремонтных
работах можно успешно применять оба эти материала, но бетон
целесообразно использовать только в тех случаях, когда его
можно хорошо уплотнить. Это одна из причин применения
раствора в большей части восстановительных работ.
Автор отдает предпочтение раствору на портландцементе
перед полимерраствором (исключение — восстановление отко-
лотых или раздробленных ребер и кромок элементов). Под
полимерраствором подразумевается смесь органического поли-
мера и мелкого заполнителя, т. е. цемент в этом растворе заме-
нен полимером. Эти полнмеррастворы применяют в особых слу-
чаях. Они очень дороги по сравнению с цементно-песчаным
раствором, и дополнительные затраты при их применении для
обычных восстановительных работ являются малообоснованны-
ми. Когда используются такие дорогие материалы, подрядчик
стремится объем ремонтных работ свести к минимуму. Это при-
водит к тому, что старый поврежденный бетон удаляется в ог-
раниченном количестве. Кроме того, полнмеррастворы, как пра-
вило^ имеют большую прочность, чем обычный бетон. Эта
избыточная прочность не является необходимой, а иногда может
быть даже вредной. Прочность нового раствора должна быть
66
примерно одинаковой с прочностью основного бетона, с кото-
рым он сопрягается.
Вопрос о соответствии прочностных характеристик старого и
нового материалов становится особенно актуальным, когда бе-
тон ремонтируемых конструкций имеет "малую прочность. Если
новый строительный раствор или бетон намного прочнее старо-
го, то это приводит к его отслаиванию от основания. В неко-
торых случаях может оказаться необходимым применить лег-
кую оцинкованную сетку, предварительно прикрепив ее к ста-
рому бетону с помощью анкеров из нержавеющей стали либо
таких же болтов, надежно укрепленных в бетоне.
Удовлетворительное качество ремонта достигается при соб-
людении двух требований: а) обеспечения максимально воз-
можного сцепления между старыми и новыми материалами;
б) обеспечения максимальной плотности нового бетона или
раствора и его непроницаемости при соответствующем составе
смеси.
Все архитекторы, инженеры и подрядчики знают, что бе-
тон должен быть хорошо уплотнен. Но.многие ли понимают,
что это требование распространяется и на цементно-песчаный
раствор для штукатурных и ремонтных работ? При прочих
равных условиях эффективность ремонтных работ непосред-
ственно определяется уплотнением раствора. Очень важно,
чтобы для раствора применялся хорошо отсортированный
чистый песок. Крупность песка определяется выбранным ме-
тодом нанесения строительного раствора. В случае торкрети-
рования (нанесения раствора пневматическим метолом под
высоким давлением) к наилучшим результатам приводит ис-
пользование хорошо отсортированного песка. При ручном на-
несении раствора следует применять более грубый по соста-
ву строительный песок.
В случае ручного нанесения раствора, если с помощью мас-
терка не создается относительно высокая степень уплотнения,
возможно появление пустот по мере того, как раствор набира-
ет прочность и высыхает. Для ремонтных работ наличие каких-
либо зон с пустотами недопустимо.
На рис. 3.3—3.5 показано высотное здание на отдельных эта-
жах до начала, в процессе выполнения и после завершения ре-
монтных работ.
В течение примерно одного месяца после окончания ремонта
по периметру зон сопряжения нового бетона или раствора со
старым возникают тонкие волосные трещины. Это усадочные
трещины, и пока не будут приняты мер Hi по их герметизации,
трещины будут служить источником Новых разрушений. С те-
чением времени, возможно за несколько Лет, трещины расши-
ряются. Влага достигает арматуры, последняя снова Начинает
ржаветь и происходит расслоение бетона. В связи с этим автор
рекомендует герметизировать поверхность восстановленных зон
3* 67
Рис. 3.3. Поврежденные железобетонные колонны многоэтажного здания
.до ремонта («Ганак, Лимитед»)
с помощью наносимых щетками двух слоев раствора, состояще-
го из 2 ч. обыкновенного портландцемента и 1 ч. бутадиенсти-
ролыюго и акрилового латекса. Ряд специализированных под-
рядчиков предлагают процесс заключительной герметизации
совмещать с нанесенном долговечного декоративного покрытия.
Очевидно, что как бы много внимания нс уделялось подбору
«8
Рис. 3 4. Поврежденные железобетонные колонны (см. рис. 3.3), под-
готовленные к нанесению защитного слоя пневматическим методом
(«Гаиад, Лнмитед»)
материалов для новых ремонтных работ в зависимости от ма-
териала восстанавливаемых конструкций, их поверхность бу-
дет выглядеть пятнистой. Поэтому желательны некоторые ме-
ры по заключительной отделке зданий, хотя некоторые заказчи-
69
Рис. 3.5. Железобетонные колонны (см. рис. 3.3 и 3.4) после ремонта
и перед окончательной отделкой («Ганак, Лимитед»)
ки в принципе возражают против этого в связи с увеличением
расходов. Это, безусловно, справедливо, но автор не видит иной
технически разумной альтернативы. На рис. 3.6. показано мно-
гоэтажное здание после заключительной отделки, которая за-
вершила значительные ремонтные работы.
Из приведенных данных и рекомендаций может сложиться
мнение, что эти работы являются четко определенными иотпо-
70
Рис. 3.6. Железобетонные колонны (см. рис. 3.5.) после заключительной
герметизации и декоративной отделки («Гамак, Лимитед»)
сительно простыми. На практике для получения удовлетвори-
тельного результата необходимо правильно решать многочис-
ленные, возникающие в связи с ремонтом задачи. К этим зада-
чам относятся:
1) выбор материалов — полимерраствора или цементного
раствора;
71
2) установление объема поврежденного бетона и метода
его удаления, а также выбор способа очистки арматуры:
3) определение состава смеси, а в случае применения це-
ментного раствора или бетона — выбор заполнителей и водо-
цементного отношения, а также добавок типа латексных
эмульсий;
4) выбор метода нанесения раствора — ручного или при
помощи сжатого воздуха;
5) выбор материалов для заключительной герметизации и
отделки.
Ремонтные работы очень дороги, но в случае правильного
выполнения обеспечивают эксплуатацию здания в течение 10—
15 лет без текущего ремонта. К особым случаям, рассматри-
ваемым позднее, относится чрезмерная концентрация хлори-
дов в бетоне конструкции.
3.4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИИ ИЗ ПОРИСТОГО
И НЕДОУПЛОТНЕННОГО БЕТОНА
В предыдущем разделе рассматривались принципы обыч-
ного ремонта железобетонных элементов с явно выраженными
дефектами. Существуют случаи, когда эти дефекты невидимы,
например при недостаточном уплотнении бетона пли наличии
раковин в отдельных элементах (балке, колонне, стене). На
поверхности таких элементов могут появляться некоторые
признаки, которые для опытного специалиста являются сви-
детельством повреждений внутри конструкции. Повреждения
такого рода вызываются перенасыщением арматурой, низкой
пластичностью бетона, перерывами в процессе укладки и уп-
лотнения бетона глубинными вибраторами, преждевременным
загустеванием бетона при укладке, смещением опалубки.
Железобетонный элемент, в котором предполагаются по-
вреждения, необходимо проверить с помощью ультразвука, пу-
тем просвечивания гамма-лучами или высверливания образцов.
Если это исследование показывает, что бетон имеет дефекты,
то последний следует либо ремонтировать, либо удалить. В
последнем случае возможно потребуется разрушение элемен-
та. Эта трудная и дорогостоящая операция может привести к
большим задержкам по восстановлению сооружения и на прак-
тике редко оправдана. Удаление пористого или недоуплотнен-
ного бетона и его замена новым бетоном, как правило, доста-
точно обоснованы. Основная трудность при таких работах
заключается в обеспечении достаточной плотности нового бе-
тона. Автор убедился, что при тщательном выполнении приве-
денные ниже операции дают хорошие результаты. Это отно-
сится к восстановлению несущих стен и колонн при наличии
дефектов вблизи основания, однако основные принципы при-
менимы и к другим элементам.
72
Для обнажения недоуплотненных мест или зон с ракови-
нами бетон следует вырубить. В ходе ремонта возможно потре-
буется временное подкрепление элемента.
Когда объем пористого бетона выявлен, его следует уда-
лить, так как он не отвечает стандартным требованиям. Для
этого используют отбойные инструменты, газовый резак или
напорную струю воды. Отбойные инструменты вызывают шум
и вибрацию. Газовый резак может повредить арматуру, но
исключает вибрацию и шум. Данные об использовании напор-
ных струй воды приведены в главе 5. При любом методе сле-
дует удалять достаточное количество старого бетона, чтобы
обеспечить объем, необходимый для укладки и уплотнения но-
вого бетона. На рис. 4.5 показана схема восстановления стенки
сооружения для храпения воды.
Даже при наиболее благоприятных условиях уплотнение
бетона весьма затруднительно. Для качественного уплотне-
ния необходимо применять смеси с высоким содержанием це-
мента и хорошо отсортированными заполнителями, низким
водоцементным отношением, достаточной удобоукладывае-
мостью. Это, безусловно, требует применения пластификатора
(см. главу I).
Все это не обязательно приводит к такой прочности восста-
новленного элемента, какой он обладал первоначально. Однако
если достигается перераспределение напряжений между новым
и старым бетоном и арматурой при качественном выполнении
работ, прочность снизится незначительно.
Для пористого бетона в ненесущих элементах хорошие ре-
зультаты дает заделка повреждений цементным раствором пол
давлением, выполненная специализированной фирмой. По даже
в этом случае из-за использования специального оборудования,
необходимого для таких операций, небольшие объемы работ
более экономично выполнять, вырубая поврежденный бетон и
заменяя его новым. Метод заделки цементным раствором под
давлением более подробно рассмотрен в главе 4.
3.5. ВОССТАНОВЛЕНИЕ БУНКЕРОВ И ЕМКОСТЕЙ
ДЛЯ ХРАНЕНИЯ КРУПНОЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Обычно в промышленности используются два вида материа-
лов, которые хранятся в открытых бункерах и складах —
известняк и кокс. Оба они истирают внутренние части соору-
жений. Однако известняк не оказывает вредного воздействия
на бетощ Кокс же содержит химические вещества и при сопри-
косновении с водой образует весьма агрессивный к портланд-
цементу раствор. Картина разрушения бетона в таких соору-
жениях очень специфична. Внутри сооружений наблюдается
истирание, особенно стенок и днищ бункеров. В емкостях для
хранения кокса добавляется химическая агрессия. В старых
73
сооружениях картина усугубляется коррозией арматуры, тре-
щинообразованнем и расслоением бетона как внутри, так и
снаружи сооружений. Чаще всего это связано с низким каче-
ством бетона и недостаточной толщиной защитного слоя арма-
туры. К этому иногда добавляются разрушения от недооценки
при проектировании действительных напряжений при загрузке
и выгрузке.
Наилучшим материалом для восстановления таких соору-
жений является высококачественный армированный торкрет-
бетон — плотный, водонепроницаемый и весьма устойчивый к
истиранию материал. Эти качества раствора и бетона являют-
ся основными при защите конструкций от химической агрессии.
Применение сульфатостойкого портландцемента обычно
эффективно для предотвращения разрушения бетона раствора-
ми сульфатов (за исключением сульфата аммония) до кон-
центрации порядка 5000 мг/л. При более высокой концентра-
ции и наличии кислот следует обращаться к глиноземистому
цементу. Одним из основных требований для успешного ис-
пользования бетона и раствора па глиноземистом цементе
является низкое начальное водоцементное отношение. Это со-
ответствует высококачественному торкрет-бетону, который
имеет В/Ц = 0,35. Сопротивление истиранию цементирующих
материалов непосредственно определяется прочностью при
сжатии. В возрасте 28 сут эквивалентная кубиковая прочность
высококачественного торкрет-бетона должна находиться в
диапазоне 55—65 МПа.
В ряде случаев обнаружено, что угол наклона днища бун-
кера был недостаточным, и это приводило к трудностям при
его опорожнении. Для решения этой проблемы может потре-
боваться увеличение угла наклона несколько более 50° и воз-
никнет необходимость установки верхней опалубки. Укладка и
уплотнение бетона при таком угле наклона с использованием
верхней опалубки очень затруднены, а качество работ, по мень-
шей мере, неудовлетворительное. При использовании бетона
его укладывают до уровня примерно на 100 мм ниже требуе-
мой отметки, а оставшуюся часть выполняют в виде слоя арми-
рованного торкрет-бетона. Еще одним возможным решением
является устройство опалубки для днища из сильно армиро-
ванного торкрет-бетона. Такой метод принят на цементных за-
водах при строительстве бункеров для известняка.
Как и во всех работах по устройству связанного с основа-
нием поверхностного слоя, существенным требованием являет-
ся тщательная подготовка бетонного основания. Сюда входит
удаление всего загрязненного и поврежденного бетона, а так-
же удаление бетона в зонах всех больших трещин. Более под-
робные данные о выполнении таких работ приведены в главе 2.
74
3.6. АТМОСФЕРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ
Влияние атмосферных воздействий на бетон зависит от ви-
да и качества бетона и степени защищенности конструкции.
В подавляющем большинстве случаев конструкции, подвергае-
мые только атмосферным воздействиям, в ремонте не нужда-
ются. На практике в сельской местности атмосферные воздей-
ствия могут даже улучшать внешний вид бетона, не вызывая
в нем никаких повреждений. Влияние атмосферных воздействий
можно определить как изменение характеристик материала, и
особенно его внешней поверхности под действием погоды. В
это понятие автор не включает карбонизацию поверхностных
слоев бетона (см. главу 2). Помимо карбонизации, которая
объясняется присутствием в воздухе двуокиси углерода, суще-
ствует много других факторов, вызывающих разрушения в ре-
зультате атмосферных воздействий:
а) пыль в атмосфере, наносимая на поверхность бетона вет-
ром, дождем и туманом;
б) наносы на поверхности конструкций с прилегающих
участков;
в) агрессивное воздействие химических веществ, содержа-
щихся в атмосфере;
г) образование плесени и морских водорослей на поверхнос-
ти;
д) общие воздействия ветра, дождя и изменения температу-
ры наружного воздуха.
Отложения, отмеченные в пунктах «а», «б», «г», могут дли-
тельное время создавать защитное покрытие от воздействия
химических веществ, находящихся в атмосфере.
Бетонные поверхности (особенно плоские) весьма подвер-
жены образованию пятен от атмосферных воздействий. Это
объясняется многими причинами, в частности тем, что поверх-
ность бетона является абсорбентом и обычно выполняется в
форме сравнительно больших светлых плоскостей. Кирпич и
камень также абсорбенты (в большей степени, чем бетон), но
они имеют значительно меньшие размеры, и каждая неболь-
шая поверхность отделена от соседней швами из другого мате-
риала с другой текстурой и цветом.
Ввиду того что при атмосферных воздействиях на плоских
поверхностях бетона образуются пятна, в последние годы ста-
ли отдавать предпочтение поверхностям с обнаженным запол-
нителем^или отформованным на заводе. На рис. 3 7 показаны
пятна на бетоне в новом административном здании в Лондоне.
Эти пятна не разрушают бетон, и только в случае химической
агрессии возможно появление повреждений. Как отмечалось,
толстый слой сажн снижает агрессию или защищает от нее.
Однако в химически агрессивной атмосфере, которая сущсст-
75
Рис.. 3.7. Образование пя-
тен от атмосферных воз-
действий на сборных бе-
тонных блоках админист-
ративного здания в Лон-
доне («Семент энд Конк-
рит Лссоснэншн»)
после очистки зданий от-
вует в ряде промышленных городов,
крытые поверхности бетона или бетонного камня подвергаются
повышенной агрессин.
Задымленность многих больших городов Великобритании
за последние 15 лет значительно снижена. В Лондоне это сни-
жение особенно заметно, п поэтому вызывает сожаление тот
факт, что уровень двуокиси SO2 в атмосфере не только не сни-
зился, но и превышает уровень в любом из городов Великобри-
тании. При растворении двуокиси серы в дождевой воде и
тумане образуются серная и сернистая кислоты, которые очень
агрессивны к бетону на портландцементе и известняковым ма-
териалам. Поэтому до принятия решения об очистке фасадов
здания рекомендуется тщательно анализировать все эти фак-
торы.
Очистка, несомненно, улучшает внешний вид бетона, но она
может ускорить процесс разрушения (хотя это в большей сте-
пени относится к определенным типам каменной кладки, чем к
бетону па портландцементе). В тех случаях, где существует
опасность повреждения бетонной поверхности, трудно дать ре-
комендации, которые в той или иной степени не влияли бы
на ее способность отражать свет. Кроме того, цвет всех на-
носимых покрытий претерпевает изменения. В идеальном слу-
чае покрытие должно быть бесцветным, маловязким, очень дол-
говечным, иметь хорошее сцепление с затвердевшим слоем бе-
тона и сохранять прозрачность. Автору неизвестен материал,
отвечающий всем этим требованиям, и поэтому приходится ид-
ти на компромисс.
С точки зрения внешнего вида лучшие результаты дают
кремнийсодержащие соединения, но они недолговечны. Срок
службы ортосиликатов значительно больше, но они и заметнее.
Маловязкие эпоксидные смолы очень долговечны, но способны
изменять внешний вид бетона и бетонного камня.
Гидроизоляционные растворы следует наносить очень акку-
ратно, особенно когда это делается на отдельных участках сте-
ны. Этот вопрос рассмотрен более подробно несколько позднее
в этой главе в разделе, посвященном гидроизоляции стен. .
76
Существует еще один тип атмосферного, воздействия, кото-
рый может вызвать разрушение бетона, и бетонного камня.
Это — промерзание. Если используются бетон и бетонные бло-
ки хорошего качества, то в климатических условиях Велико-
британии это вряд ли произойдет. Однако неоткрытых террито-
риях промерзание может вызывать разрушение некачественных
материалов В пористых материалах, таких, как плохо уплот-
ненный бетон, бетон и бетонный камень с высоким водоцемеит-
ным отношением, влага проникает в поверхностные слон и при
замерзании расширяется, вызывая расслоение бетона. Следует
отметить, что водонепроницаемость высококачественного бетонч
значительно выше, а благодаря своей большой прочности он
лучше выдерживает напряжения, вызываемые расширением при
замерзании поглощенной влаги. Поэтому на очень открытых
территориях целесообразно применять бетон с воздухововлека-
ющими добавками. В настоящее время этот тип бетона ре-
комендуется для всех дорожных покрытий,. так как он хорошо
сопротивляется воздействиям солей, применяемых против об-
леденения дорог.
Воздухововлекающую добавку следует тщательно разме-
шивать в воде затворения, чтобы обеспечить ее равномерное
распределение по всему объему бетона или раствора. Доза долж-
на быть такой, чтобы количество вовлеченного воздуха в смеси
было в пределах 4,5±1,5%. Вовлечение в .бетонную смесь тако-
го количества воздуха снижает прочность бетона на сжатие
примерно на 10%. Достигаемое при этом повышение удобооб-
рабатываемости дает возможность уменьшить водоцементное
отношение, что, в свою очередь, увеличивает прочность бетона.
При выполнении ремонтных работ водонепроницаемость и
долговечность, как правило, более важны, чем прочность, по-
этому небольшое ее снижение несущественно.
3.7. ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ СТЕН ИЗ БЕТОННЫХ
БЛОКОВ И СБОРНЫХ ПАНЕЛЕЙ
В Великобритании принято сооружать наружные стены зда-
ний с воздушной прослойкой. Ширина воздушной прослойк I
50 мм, а наружный и внутренний слои- стены выполняются из
кирпича или бетонных блоков. При применении кирпичных п
блочных стен с воздушной прослойкой для обеспечения водо-
непроницаемости вблизи оконных и дверных проемов исполь-
зуются стандартные детали. Кроме того; существенное значе-
ние имеет чистота внутренних связей, т. е. отсутствие на них
следов-и брызг раствора. Основной прйчпной проникания вла-
ги в таких стенах является нарушением указанных требований
(герметизация кладки вблизи проемов и ’чистота внутренних
связей стен).
В связи с энергетическим кризисом п необходимостью эко-
77
помить топливо усилилась тенденция к повышению степени
теплоизоляции существующих зданий, особенно их стен. Одно
из предложений, которое сводится к заполнению 50-мм воздуш-
ной прослойки материалом с высокой теплоизоляционной спо-
собностью, вызывает большие технические трудности. Ряд спе-
циалистов отмечал, что заполнение воздушной прослойки вызо-
вет серьезные трудности, связанные с прониканием влаги,
другие считали, что эти опасения преувеличены. Вначале в
соответствии со строительными требованиями для заполнения
пустот необходимо было иметь разрешение в каждо,м конкрет-
ном случае. В настоящее время эта операция разрешена во
всех случаях, когда она соответствует указаниям сертификата
о качестве.
Для достижения эффекта от заполнения пустот очень важ-
но, чтобы наружный слой стены не пропускал дождевую воду.
Владельцам и арендаторам домов перед принятием решения о
заполнении пустот в наружных стенах рекомендуется обращать-
ся за консультациями в Научно-исследовательский центр по
строительству. Прп этом определяющую роль имеет материал,
из которого выполнен наружный слой стены и степень ее под-
верженности атмосферным воздействиям. Если эти факторы
учтены неправильно, это будет приводить к увлажнению стен.
В шестидесятых годах в практику промышленного строи-
тельства вошли сборные железобетонные панели. Часто они
выполняются многослойными: наружный слой — из плотного
бетона, а внутренний — из легкого теплоизоляционного. Узкая
прослойка между двумя слоями обычно имеет ширину 20 мм и
может быть заполнена вспененным полистиролом или анало-
гичным материалом.
Для стен из сборных железобетонных панелей весьма су-
щественна герметизация вертикальных и горизонтальных сты-
ков. Оконные и дверные проемы также следует герметизиро-
вать, чтобы предотвратить проникание влаги, даже если пусто-
ты имеют ширину 20 мм и заполнены изоляционным материа-
лом. В некоторых запатентованных системах гидроизоляции
внутренняя поверхность наружного слоя панелей обычно пок-
рывается пленкой, предотвращающей проникание влаги изв-
не. Тем не менее не следует пренебрегать пли полностью ис-
ключать стандартные детали для герметизации оконных и
дверных проемов. Стандартный лоток, применявшийся обычно
при строительстве зданий со стенами с воздушной прослойкой,
надежно служил в течение более 50 лет,'однако в отдельных кон-
струкциях из сборных панелей за последние 15 лет произошло
много изменений. И сейчас при строительстве зданий большой
и средней высоты постоянно возникают проблемы, связанные
с прониканием воды. Соединения между панелями могут
быть заполнены по месту гибким герметиком или вкладышами.
К сожалению, большинство этих материалов недостаточно дол-
78
говечиы. Вероятно, самым долговечным и доступным материа-
лом является формованный неопрен. Применение формованных
материалов для герметизации стыков требует большой точнос-
ти соблюдения ширины швов, а также высокого качества по-
верхности стыков панелей. Такие пористые-прокладки обжима-
ются и вводятся в стык совместно с грунтовкой или адгези-
вом.
Часто возникают проблемы, когда в блоках, кирпиче или
панелях стен возникают трещины (обычно очень мелкие), ко-
торые сопровождаются появлением разрыхленных зон. Автор —
не сторонник гидроизоляции ограниченных зон на наружной
поверхности стен. Причиной тому являются потоки дождя, ко-
торые будут стекать по изолированным, поверхностям быстрее,
чем по необработанным. Это приводит к увлажнению внутрен-
ней поверхности стены, поскольку стена ниже обработанной по-
верхности впитывает значительно больше влаги, чем ранее. Бе-
тонные блоки и глиняный кирпич являются в большей или
меньшей степени абсорбентами. Это означает, что когда дождь
попадает на стену, часть воды поглощается, а остальная сте-
кает.
В продажу поступают различные составы на основе кремний-
содержащих соединений, которые используются для гидроизо-
ляции стен. Эти материалы недолговечны и образуют на по-
верхности стены водоотталкивающую пленку. Они эффективны
в тех случаях, когда целесообразна частичная герметизация,
при условии, что на поверхности стены (штукатурка) после
обработки не будут образовываться новые трещины.
Лучшим мероприятием по долговременной гидроизоляции
стен является предварительная подготовка (заполнение тре-
щин, удаление и замена отслоившейся штукатурки и т. п.) и
последующее использование водостойких декоративных покры-
тий.
3.8. РЕМОНТ БЕТОННЫХ КАМНЕЙ (БЛОКОВ)
Ремонт бетонных блоков, которые, посуществу, представля-
ют собой определенный тип сборных бетонных элементов, име-
ет свои специфические трудности. Изделия из бетонного камня
определяются Британским стандартом BS 1217:1975 «Бетон-
ный камень». Согласно Британскому стандарту BS 2847 «Глос-
сарий терминов для камня, используемого в строительстве», бе-
тонный камень это искусственный «строительный материал,из-
готовляемый из цемента и естественных заполнителей и приме-
няемый’ в тех же целях, что и естественный строительный ка-
мень»(
Этот материал по праву используется как отделочный, и
в отношении его характеристик существуют свои требования.
Британский стандарт BS 1217:1975 предъявляет конкретные
79
требования, например минимальный защитный слой для арма-
туры из неупрочненнои малоуглеродистой или высокопрочной
стали составляет 30 мм, а для нержавеющей и оцинкованной
сталей — 10 мм. Минимальная прочность бетонного камня
при сжатии 25 МПа. Британский стандарт BS 1217 предусмат-
ривает проведение испытания на начальную поверхностную аб-
сорбцию. Методика этого испытания приведена в Британском
стандарте BS 1881. Такне изменения позволяют существенно
увеличить долговечность изделий.
Несмотря на изменения требований нового стандарта, ав-
тор считает целесообразным, чтобы при составлении специфи-
кации для новых типов бетонных камней содержались указания
по горячему цинкованию всей арматуры пли применению ана-
логичных эффективных мероприятий.
Бетонные блоки обычно применяют для наружных подокон-
ных сливов, парапетных плит, обрамлений окон и декоратив-
ных панелей. Это элементы ненесущие, однако в них обычно
предусматривается минимальное армирование для удобства
монтажа. Все они имеют небольшое поперечное сечение, осо-
бенно сливы и обрамления окон. Поэтому защитный слой ар-
матуры в них снижается до минимальной толщины. Уменьше-
ние толщины защитного слоя в сочетании с использованием
сравнительно рыхлого раствора — причина неизбежной корро-
зии арматуры. Коррозия вызывает трещины и расслоение эле-
ментов. В агрессивных условиях промышленных предприятий
возможна также химическая агрессия по отношению к цемент-
ному раствору. В некоторых случаях наблюдалась карбониза-
ция элементов на глубину 25 мм в течение 10 лет. Более под-
робная информация о карбонизации дана в главе 2. На рис.
3.8 показаны типичные повреждения подоконных сливов из бе-
тонного камня.
Для получения удовлетворительных результатов при выпол-
нении восстановительных работ рекомендуется использовать
тот же тип заполнителя, что и в ремонтируемых элементах.
Но даже если это осуществлено в связи с изменениями, которые
произошли от воздействия атмосферы, нельзя добиться пол-
ного соответствия цвета и текстуры. Важным условием являет-
ся приготовление нескольких пробных замесов и нанесение их
иа отдельные участки. Используемая смесь должна быть сов-
местима не только по цвету и текстуре, но и по прочности. Ес-
ли прочный цемендно-песчаный раствор используется для вос-
становления слабого, и пористого материала, то новый мате-
риал, по всей видимости, отслоится от старого. Отсюда вывод,
что новый материал по своим свойствам не должен очень силь-
но отличаться от.старого, низкого качества. Выход из этого
положения можно . найти, если прибегнуть к полной гидроизо-
ляции и отделке всех элементов из бетонного камня. Менее до-
рого— нанесение двух слоев бесцветного гидроизолирующего
80
Рис' S.8. Общий вид пов-
режденных подоконных
сливов из бетонного камня
раствора низкой вязкости на все блоки после ремонта. Но это
не скрывает мест ремонта.
Таким образом, восстановление бетонного камня — процесс
очень трудоемкий, и в некоторых случаях более целесообразно
и экономично для обеспечения долговечности полностью заме-
нить блоки.
3.9. РАЗРУШЕНИЕ БЕТОНА ИЗ-ЗА НАЛИЧИЯ
В НЕМ ХЛОРИДА КАЛЬЦИЯ
Некоторые сведения о действии хлорида кальция в качестве
добавки, влиянии различных концентраций хлоридов в воде за-
творения и о заполнителях приведены в главе 2.
Использовать хлорид кальция не рекомендуется, так как он
оказывает разрушающее действие на арматуру. Коррозия ар-
матуры вызывает образование трещин и расслоение бетона, ко-
торые, в свою очередь, ускоряют процесс! коррозии.
После определения в бетоне хлоридов (обычно-хлорида каль-
ция) естественно возникает вопрос о том, можно ли нейтрали-
зовать их действие. В настоящее время практически мало что
можно сделать для обеспечения удовлетворительного качества
ремонтных работ.
Максимальное количество безводного хлорида кальция, до-
пускаемое в железобетоне, составляет 1,5% массы цемента. Да-
же в этом случае следует очень строго соблюдать целый ряд
требований. Все они связаны с качеством бетона и толщиной
защитного слоя арматуры. В случае коррозии арматуры, обус-
ловленной присутствием хлорида кальция, было установлено,
что либо эти требования не выполнялись, либо дозировка хло-
рида кальция превышала 1,5% массы цемента. При плохом ка-
честве бетона или недостаточной толщине защитного слоя ар-
матуры гораздо меньшая, чем 1,5%-ная, концентрация может
вызвать коррозию арматуры.
При анализе проб бетона обычно встречаются различные
концентрации хлоридов, ^причем некоторые пробы содержат их
81
в небольших количествах, иногда лишь следы, в то время как
другие — большой процент. Считают, что ионы хлорида мигри-
руют из зон с высокой концентрацией в зоны с низкой концент-
рацией. Несомненно, есть особые случаи, когда миграция дей-
ствительно происходит, как, например, по трещинам и через
более проницаемые части бетонных элементов. Однако автору
неизвестны данные, основанные на результатах научных иссле-
дований или контрольных испытаний на строительной площад-
ке, которые свидетельствовали бы о значительной миграции
через плотный бетон высокого качества.
Ремонтные работы проводятся так же, как и в описанных
ранее разделах. Особое внимание следует уделять восстановле-
нию интенсивной щелочной среды вокруг стальной арматуры,
так как она будет подвергаться воздействию ионов хлорида в
бетоне. Обнаженную и очищенную арматуру можно покрыть
жидким цементным раствором, в котором вместо 1воды затво-
рения используется эмульсия бутадиен-стирольного или . ак-
рилового латекса. Рекомендуется также применять аналогич-
ную латексную эмульсию в растворах и бетонах, предназна-
ченных для восстановительных работ. Очень важно предотвра-
тить, насколько возможно, проникание влаги в бетон, исполь-
зуя гидроизоляцию и декоративное покрытие по окончании ре-
монта.
Следует помнить, что даже прп качественном выполнении
работ процесс разрушения может начаться снова через несколь-
ко лет.
3.10. ВОССТАНОВЛЕНИЕ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
Специфические проблемы, которые возникают при повреж-
дении бетонных покрытий сооружений, предназначенных для
хранения воды, рассмотрены в главе 4. Большинство изложен-
ных там рекомендаций применимы и к покрытиям зданий.'
Существует одно принципиальное различие, которое заклю-
чается в том, что у большинства зданий (за исключением мно-
гоэтажных гаражей) имеется теплоизоляция и пароизоляция.
Это усложняет обнаружение и ликвидацию протечек.
Теплоизоляция обычно размещается: а) ниже несущих плит;
б) непосредственно над несущими плитами ниже гидроизоля-
ционного слоя; в) по несущим плитам и над гидроизоляционным
слоем.
По мнению автора, теплоизоляция не должна быть под-
вержена воздействию проникающей влаги, в противном случае
она должна быть водонепроницаемой. В случае «б», когда теп-
лоизоляция намокнет, ее практически невозможно высушить.
Работы в этом направлении были выполнены Научно-исследо-
вательской строительной станцией в Гарстоне и результаты
82
были опубликованы. Несмотря на серьезные недостатки при
таком размещении теплоизоляции, этот случай наиболее широ-
ко используется в Великобритании. Случай «в», известный как
«перевернутая кровля», широко используется в европейских
странах. В этом случае теплоизоляция должна быть водоне-
проницаемой. Недостатком такого расположения является не-
обходимость удаления части теплоизоляционного слоя при лю-
бом повреждении и ремонте гидроизоляции.
Материалы, используемые для гидроизоляции кровель, раз-
деляются на два вида: рулонные материалы и укладываемые
по месту покрытия и стяжки. К рулонным материалам относят-
ся рубероид, синтетические резины и поливинилхлорид. Укла-
дываемые по месту материалы — асфальтовая мастика и ши-
рокая гамма покрытий на основе дегтя, битума и органических
полимеров. При использовании асфальтовой мастики гидроизо-
ляционный слой укладывают по бетонным плитам так, чтобы
он не имел сцепления с бетоном. Для других укладываемых
по месту материалов обычно допускается их сцепление с бетон-
ным основанием, поскольку их слои значительно тоньше, чем
у асфальтовой мастики. Минимальная толщина, рекомендуе-
мая нормами СР 144 (часть 2 «Кровельные покрытия —
асфальтовая мастика»), составляет 20 мм для плоских кро-
вель и 25 мм для поверхностей, по которым разрешается хо-
дить. Битумные материалы и органические полимеры, включая
увлажняемые несущие поверхности, редко имеют толщину бо-
лее 2 мм.
Укладка рулонных материалов может производиться с пол-
ным сцеплением, частичным сцеплением и без сцепления. Пер-
воначально рулонные материалы, укладываемые без сцепления,
применяли преимущественно в европейских странах, где в ос-
новном используется поливинилхлорид. Таким образом, конст-
рукция плоской кровли достаточно сложна. Это связано еще
и с тем, что между бетонным основанием и теплоизоляцией, на
которую влага может оказывать неблагоприятное влияние, не-
обходимо устраивать пароизоляцию.
Все сказанное следует учитывать при выявлении протечек
через плиты покрытия, принимая во внимание, что восстанови-
тельные работы при этом достаточно сложны и дорогостоящи.
При выявлении причин протечек необходимо хорошее понима-
ние принципов работы строительных конструкций, а также на-
личие архитектурных чертежей. Увлажнение наружной стены
вблизи нижней поверхности настила кровли может быть обус-
ловлено, дефектами ,в кровельном покрытии или неправильным
проектированием парапета. Полезные сведения по этому воп-
росу можно найти в информационной подборке журнала для ар-
хитекторов.
Плоские железобетонные кровли в Великобритании под-
вергаются большим температурным перепадам, которые в ие-
83
котороп степени зависят от
цвета поверхности и достига-
ют Б5°С (от—5 до 50°С). Для
несущих плит этот перепад су-
щественно снижается благо-
даря применению теплоизоля-
ционного слоя по верху пли-
ты. Когда гидроизоляция рас-
положена выше теплоизоля-
ции, она также подвержена
такому температурному пере-
паду. При размещении ниже
теплоизоляции гидроизоляци-
онный слой защищен не толь-
ко от перепадов температуры,
но и от действия ультрафиоле-
товых лучей.
Плиты покрытия много-
этажных гаражей обычно не
нуждаются в теплоизоляции и
в большинстве случаев ис-
пользуются как стоянки для
автомобилей. Некоторые про-
Рис. 3.9. Укладка (при полном сцеп-
лении с бетонным основанием) ру-
лонного полиизобутилеиа на желе-
зобетонную крышу («Плисолен Ли-
митед»)
ектировщики не предусматри-
вают гидроизоляционный слой и полагаются на во-
достойкость железобетонных плит. Как правило, результаты
бывают плачевными, когда вода просачивается через волос-
ные трещины и отдельные зоны пористого бетона. Просачи-
вающаяся с нижней поверхности плит вода содержит большое
количество щелочей и повреждает окраску автомобилей. При
этом легко обнаруживаются дефекты, однако ремонт за-
труднен.
Главное, что необходимо учитывать при проведении вос-
становительных работ — это обеспечение свободы температур-
перепаде температур.
ных деформаций плит при указанном
Рис. 3.10 Укладка (без
сцепления с бетонным ос-
нованием) рулонного по-
ливинилхлорида на желе-
зобетонную крышу («Ал-
кор Плестпкс Лимитед»,
Великобритания)
84
Автор считает нецесообразным проводить ремонт с по
мощью жестких материалов. Когда плоская железобетон-
ная кровля используется для стоянки автомобилей, это также
следует учитывать при выборе метода и материалов для вос-
становительных работ. Если не создать сплошного гидроизо-
ляционного слоя, надежно защищенного от повреждений, то
восстановительные работы не дадут желаемого эффекта. Раз-
личным методам и оборудованию, применяемым при восста-
новительных работах, можно было бы посвятить целую гла-
ву, но даже в этом случае нельзя рассмотреть все возможные
ситуации. Как уже не раз упоминалось в этой книге, сущест-
венное значение имеет тщательная подготовка бетонного ос-
нования, включая удаление грязи и каменной крошки из тре-
щин после их обработки и околки поверхности. .Материала,
применяемые в ремонтно-восстановительных работах, должны
быть упругими и хорошо сцепляться с влажным бетоном.
На рис. 3.9 показаны укладка и закрепление при помощи
адгезива листового полипзобутилена на поверхность железобе-
тонной крыши, а на рис. 3.10 — укладка листового поливинил-
хлорида без адгезива.
3.11. ВОССТАНОВЛЕНИЕ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПОЛОВ
Ремонтно-восстановительные работы, описанные в этой гла-
ве, относятся к железобетонным полам в промышленных здани-
ях с бетонном пли цементной поверхностью. Сведения и реко-
мендации по защите бетона от химической агрессии даны в
главе 6.
Фактически имеется два основных типа полов в про?.шш-
ленных зданиях: с небольшими и большими нагрузками. Хотя
принципы проведения ремонтных работ аналогичны для обоих
типов, материалы и методы могут быть различными.
3.11.1. Ремонт отдельных участков
верхнего слоя и капитальный ремонт
Ремонт верхнего слоя на небольших участках поврежден-
ной плиты пола может дать вполне удовлетворительные ре-
зультаты. В других случаях требуется полная замена покры-
вающего слоя, которая будет рассмотрена в разделе 3.11.5.
Замена отдельных поврежденных участков или полный ремонт
покрытия включает следующие этапы.
1. Весь рыхлый и поврежденный бетон следует сколоть, а
пыль и каменную крошку удалить. Восстанавливаемым участ-
кам азеобходимо, по возможности, придавать форму квадратов.
2. Поверхность бетона шириной около 100 мм по периметру
сколотых участков должна быть очищена.
3. Участки со сколотым бетоном следует хорошо увлажнить
на ночь перед укладкой .нового бетона или раствора. Всю воду,
оставшуюся на поверхности, следует удалить.
85
4. Вновь уложенный бетон или раствор следует хорошо
уплотнить. Затем после отделки деревянным валком пли дру-
гим методом для получения требуемой текстуры поверхности
восстановленные участки необходимо закрывать полиэтилено-
вой пленкой, закрепляя се по краям.
Для таких ремонтных работ рекомендуются следующие до-
зировки смеси для бетона и раствора (по объему): бетон иа
портландцементе— 1 ч. обыкновенного или быстротвердеющего
портландцемента, 2,5 ч. песка (влажного), 2,5 ч. крупного за-
полнителя диаметром 10 мм; расход воды в смеси должен обес-
печивать осадку конуса в пределах30—60 мм; раствор на порт-
ландцементе— 1 ч. обыкновенного или быстротвердеющего
портландцемента, 3 ч. песка, желательно с более крупным
зерновым составом.
В воду затворения как бетона, так и раствора целесообраз-
но добавлять эмульсию бутадиен-стирольного латекса в про-
порции примерно 9 л эмульсии на 50 кг цемента. Латекс уве-
личивает сцепление с бетонным основанием и уменьшает водо-
проницаемость. Однако нормальные условия выдерживания с
применением полиэтиленовой пленки следует, как правило,
обеспечивать спустя 24 ч или руководствуются указаниями
поставщиков латекса. Если при восстановительных работах
применяется обыкновенный портландцемент, то по отремонти-
рованной поверхности нельзя допускать движения по крайней
мере в течение 3 сут, разрешая в последующие 4 сут лишь
ограниченное движение людей. При использовании быстро-
твердеющего цемента эти сроки могут быть сокращены при-
мерно на 25%. Однако если здание не эксплуатируется и не
отапливается, а погода стоит холодная, то эти сроки следует
увеличить.
Когда ремонт полов запланирован на уикенд (т. е. с вечера
в пятницу до утра в понедельник), необходимо использовать
пли сверхбыстротвердеющий портландцемент, например
«свифткрит», или глиноземистый цемент. Некоторые общиесве-
дения об этих двух типах цемента даны в главе!. В том и в дру-
гом случае следует обратиться за советом к изготовителям. При
проектировании состава бетонной смеси на глиноземистом це-
менте следует обеспечивать минимальный расход цемента
400 кг на 1 м3 бетона или раствора и максимальное водоце-
ментное отношение 0,4. Выдерживание в постоянно влажной
среде также имеет большое значение.
3.11.2. Ремонт швов
Полы, воспринимающие подвижную нагрузку от тележек
мостовых кранов и грузовиков с подъемниками, разрушаются,
как правило, по швам раньше, чем плиты истираются в проле-
те. Разрушение проявляется в виде разрыхления и выкраши-
вания бетона по кромкам плит и вдоль широких трещин.
Прежде чем приступить к ремонту, необходимо провести
тщательное обследование, так как метод ремонта определяется
многими факторами, в частности:
1) характером эксплуатации пола, особенно видом произ-
водственного процесса (сухой или мокрый);
2) весом любой подвижной нагрузки и типом колес (ней-
лоновые, стальные, пневматические и другие);
3) перепадом температур внутри здания.
Автор считает, что многие швы вообще не нужны после то-
го, как в бетоне произошли начальное уплотнение и усадка.
Требования по устройству сравнительно широких швов, запол-
няемых резиноасфальтом, часто излишни. Ширина швов может
быть уменьшена до 6—10 мм, а в некоторых случаях швы мо-
гут быть заполнены раствором на эпоксидной смоле.
В зависимости от того, как решены стыки (шов заделан пол-
ностью или допускает свободу перемещений), можно приме-
нить один из следующих оправдавших себя методов ремонта.
1. Расслоившийся разбитый и с другими повреждениями
бетон вдоль шва удаляется с помощью пилы.
2. Весь герметик извлекается из паза, и шов тщательно очи-
щается.
3. Стороны шва обрабатываются раствором на эпоксидной
смоле с 'Сохранением требуемого зазора (если не решено зате-
лать шов). Обычно швы, допускающие полную деформацию,
имеют ширину около 20 мм, а пазы уплотнительного шва не
превышают по ширине 6—10 мм.
4. После затвердения раствора в паз под небольшим давле-
нием вместе с адгезивом вводится предварительно изготовлен-
ная прокладка из неопрена.
3.11.3. Ремонт трещин
В случае появления трещин перед выбором восстановитель-
ных мероприятий следует провести детальное обследование.
Процесс трещинообразования в железобетонных элементах уже
рассматривался в этой главе. В настоящем разделе предпола-
гается, что трещины в железобетонных плитах не влияют на
несущую способность. Трещины такого типа в железобетонных
плитах заделывают с целью:
1) предотвращения выкрашивания и расслоения бетона
вдоль кромок шва;
2) обработки краев трещины, где расслоение и разрыхле-
ние уже произошло;
3) -предотвращения возможности проникания воды и дру-
гих жидкостей через плиты;
4) предотвращения в плитах возможности проявления тре-
щин на поверхности вновь укладываемого слоя.
При выборе метода, ремонта необходимо установить, «жи-
87
вет» ли трещина и будет ли она раскрываться после ремонта.
При положительном ответе материал для заделки трещины
должен быть достаточно* упругим, чтобы воспринимать дефор-
мации. При этом герметик следует приклеивать к бетону. Если
трещина «не живет», то материал для заделки может быть
жестким.
К упругим материалам относятся резиноасфальты, эпок-
сидные смолы и полиуретаны специальной рецептуры, а также
латексы из натурального и искусственного каучука. При (выбо-
ре материала следует убедиться, что он будет достаточно дол-
говечным в эксплуатационных условиях для данного пола. При
ширине раскрытия трещин менее 0,25 мм следует применять
для заделки маловязкий заполнитель. При ширине раскрытия
трещин не более 0,5 мм, как правило, нет необходимости рас-
шивать их. В этом случае рекомендуется слегка обработать
трещину долотом, очистить всю крошку и пыль с помощью
сжатого воздуха, а затем залить трещину жидким цементным
раствором на латексе или полимерной смолой. Более широкие
трещины со сглаженными краями следует расшивать. Необхо-
димый для этих работ инструмент показан на рис. 4.19.
После того как трещина расшита, ее тщательно очищают.
При использовании цементно-песчаного раствора на латексе
бутадиен-стирольного каучука рекомендуется на ночь увлаж-
нять трещину и выдерживать раствор после окончания ремон-
та в течение 4сут. Спустя примерно месяц по периметру отре-
монтированного участка образуется очень тонкая волосная
трещина. Ее легко заделать двумя слоями цементно-латексного
раствора, наносимого кистью.
Когда пол должен быть водонепроницаемым (прп мокром
производственном процессе), следует использовать рекомен-
дации главы 4 (раздел, посвященный восстановлению днищ ре-
зервуаров для хранения воды).
Во многих случаях трещины вообще не требуют заделки.
Это относится, например, к относительно прямым тонким (не
более 0,5 мм) поперечным трещинам в плитах полов, которые
эксплуатируются в условиях сухого производственного процес-
са при движении пешеходов и легких тележек.
3.11.4. Устройство пароизоляционного слоя
в существующих перекрытиях
। При отсутствии паропзоляцнн в перекрытии эксплуатируе-
мого здания или ее повреждении может возникнуть небходи-
i мость устройства нового слоя или замены старого. Удовлетво-
| рительное решение сводится к удалению существующего пола
1 и устройству нового.
; Если повышение уровня пола допускается, то следует уда-
। лить покрытие н цементно-песчаную стяжку (в случае ее по-
(88
вреждения), а затем тщательно очистить и загладить поверх-
ность плиты перекрытия. На подготовленную поверхность пли-
ты следует положить слой пароизоляции, который либо изго-
товляется на строительной площадке, либо выполняется из ру-
лонных материалов. К первой группе относятся асфальтовая
мастика, битум, деготь, полимерные смолы (полиуретан, эпок-
сидная смола или их комбинация), к второй — полиэтилен, бу-
тилкаучук, полиизобутилен, поливинилхлорид и др. Сущест-
венно важно обеспечить требуемую толщину изоляционного
слоя и его способность не повреждаться при дальнейших ра-
ботах.
По месту материалы наносятся кистью или набрызгом, а в
случае применения асфальтовой мастики — вручную. Толщина
слоя зависит от применяемого материала и находится в преде-
лах 1 —10 мм. Рулонный материал следует соединять внахлест-
ку и все швы герметизировать горячей сваркой с помощью
растворителя или водонепроницаемым адгезивом. Сварка более
эффективна, чем адгезивы. Изоляция должна заводиться на
примыкающие стены. На пароизоляцию укладывается новая
цементно-песчаная стяжка толщиной не менее 40 мм. Оконча-
тельно пол отделывается сразу после высыхания стяжки.
Менее эффективное решение.приходится принимать в тех
случаях, когда нельзя изменять уровень пола. Существующее
покрытие снимают, поверхность бетонного пола очищают и
наносят пароизоляцию по месту. Покрытие пола укладывают
на эту мембрану, когда она находится еще в пластичном со-
стоянии. При длительной эксплуатации такой метод может
оказаться не вполне удовлетворительным. Следует помнить,
что материалы на основе цемента являются, как правило,
жесткими и нестойкими при воздействии пара.
3.11.5. Слой бетона, покрывающий основание
Часто возникает необходимость создавать новую поверх-
ность по всей или большей части площади бетонного пола.
Такой капитальный ремонт выполняется путем нанесения по-
верхностного слоя, который может иметь или не иметь сцепле-
ние с бетоном основания. Выбор типа покрывающего слоя в
каждом конкретном случае зависит от ряда факторов, в част-
ности от состояния существующего пола, возможности повыше-
ния уровня пола и предполагаемых условий эксплуатации по-
ла после замены покрывающего слоя. Эта проблема и методы
восстановления подробно рассмотрены в книге автора «По-
лы— конструкция и отделочные работы», содержание которой
кратко излагается ниже.
Как правило, покрывающий слой, связанный с бетоном ос-
нования, можно использовать в тех случаях, когда оно выпол-
нено из бетона высокого качества и не загрязнено смазочны-
R9
ми материалами. Для обеспечения долговечности и удовлетвори-
тельных эксплуатационных качеств тонких покрытий необходи-
мо их хорошее сцепление с бетонным основанием и высокое ка-
чество самого покрывающего слоя. Для обычных бетонных пок-
рытий на перекрытиях с небольшой нагрузкой минимальная тол-
щина слоя составляет 75 мм, а на перекрытиях с большими на-
грузками — 100 мм.
Для удовлетворительного сцепления покрывающего слоя с
основанием решающими являются следующие факторы.
Подготовка бетонного основания. Бетой следует сколоть ме-
ханическим способом, а всю каменную крошку и пыль удалить.
Подготовленную поверхность необходимо хорошо увлажнить за
день до укладки покрытия.
Дозировка смеси. Бетон следует дозировать по массе со-
ставляющих.
а) Цемент. Обыкновенный пли быстротвердеющпй портланд-
цемент; минимальный расход цемента 360 кг на 1 м3 бетона.
б) Заполнители. Заполнители должны соответствовать стан-
дарту BS 882 «Естественные заполнители для бетонов». Для
покрытий толщиной 100 мм максимальный размер заполните-
ля — 20 мм, а при меньшей толщине — 10 мм.
в) Удобообрабатываемость. Для хорошего уплотнения дос-
таточна осадка конуса 50—75 мм.
г) Прочность на сжатие. При применении качественных за-
полнителей и приведенной выше осадке конуса ориентировочная
прочность, как правило, равна 30 МПа. Рекомендованный рас-
ход цемента является минимальным. Для улучшения удобооб-
рабатываемостп при низком водоцементном отношении можно
добавлять пластификатор.
Прочность на истирание тесно связана с прочностью бетона
на сжатие. Поэтому повышенное внимание уделяется назначе-
нию расхода цемента и низкому водоцсмспгному отношению.
При особых требованиях к прочности на истирание на всю пло-
щадь пола пли на его участки на пластичное покрытие следует
нанести отделочный слой из металла. Обычно используют из-
мельченные опилки железа, которые предварительно смешива-
ют с цементом и добавкой. В зависимости от условий эксплуа-
тации несущей поверхности пола расход металла находится в
пределах 4—12 кг/м2.
Для плит перекрытий, воспринимающих тяжелые подвижные
нагрузки, могут возникать проблемы, связанные с сохранением
полного сцепления между бетонным основанием и тонким пок-
рывающим слоем. Когда нагрузки перемещаются поперек плит
п балок, в последних возникают знакопеременные напряжения,
которые вызывают горизонтальные сдвигающие усилия на гра-
нице поверхностей бетонного основания и покрытия. В состав-
ной конструкции эти усилия воспринимаются соединительными
элементами, работающими на сдвиг (СР 117 «Составные кон-
80
струкции из строительной стали и бетона»), В этом случае ре-
комендуется пользоваться указаниями норм СР 117.
Швы в плитах перекрытия должны проходить также через
покрывающий слой, если они не были заделаны (как упомина-
лось в разделе, посвященном ремонту швов) или не являются
монолитными. Покрывающий слой небольшой толщины нс при-
нято армировать, но рекомендуется ограничивать его ширину с
тем, чтобы площадь покрытия не превышала 25 м2, а отноше-
ние длины к ширине составляло не более 1,5. Между отдельны-
ми полосами устраиваются обычно швы впритык. Они могут
незначительно раскрыться при твердении бетона, и неболь-
шие зазоры замоноличиваются раствором примерно за неделю
до сдачи пола в эксплуатацию.
Покрывающий слой должен быть хорошо уплотнен вибро-
брусом. После уплотнения и выполнения отделочных работ бе-
тон следует укрыть полиэтиленовыми листами, которые соеди-
няются внахлестку и закрепляются по периметру досками.
Поверхность отделывают механической теркой, а затем об-
рабатывают ручной гладилкой в виде широкой доски. Вполне
вероятно, что шлифование поверхности бетона в раннем воз-
расте улучшает его сопротивление истиранию, но наиболее
прочная и долговечная обработка поверхности достигается при
тщательной ручной затирке стальным мастерком.
Толщину покрывающего слоя, укладываемого без сцепления
с бетонным основанием, следует увеличивать. Минимальная тол-
щина должна быть равна 100 мм, а при более тяжелых на-
грузках может достигать 150—200 мм. Не допускаются большие
отклонения в толщине покрывающего слоя на небольших участ-
ках. Поэтому до нанесения нового покрывающего слоя плиту
перекрытия необходимо капитально отремонтировать Покрыва-
ющий слой без сцепления с основанием рекомендуется уклады-
вать на гладкую поверхность, например иа полиэтиленовые лис-
ты. Это препятствует образованию трещин и проявлению «жи-
вущих» швов плит перекрытия в новом покрывающем слое. Од-
нако все швы в плите основания, допускающие полную деформа-
цию, должны проходить через покрывающий слой.
Максимальный размер заполнителя для покрытия составля-
ет 20 мм, ио к дозированию смеси, ее прочности, уплотнению,
отделке и условиям выдерживания предъявляются такие же тре-
бования, как для покрытий, имеющих хорошее сцепление с
бетоном основания.
Длина полосы бетонирования зависит от наличия в покры-
вающем^ слое арматуры, ее расхода и площади поперечного се-
чения в продольном направлении. Покрытия толщиной 100—
125 мм, не имеющие сцепления с основанием, можно уклады-
вать без армирования на максимальной длине до 3 м. При тол-
щине покрытия 150—200 мм длину полосы увеличивают до 5 м.
При длине полосы бол&е 5 м следует использовать арматуру
9Г
в виде сетки из высокопрочной стальной проволоки, которая
укладывается на глубине 40—50 мм от поверхности. Цель ар-
мирования — ограничить растрескивание бетона покрытия, а
процент армирования определяется длиной полосы бетониро-
вания. Покрытие можно укладывать длинной полосой. В этом
случае ее длина определяется расстоянием между швами, где
напряжение равно нулю. Обычно оно составляет 15—20 м.
3.11.6. Ремонт с помощью сборных
бетонных плит
Еще одним эффективным методом восстановления как не-
больших, так и значительных площадей пола является использо-
вание сборных бетонных плит для покрытия дорог, изготовлен-
ных методом прессования и укладываемых на слой цементно-
песчаного раствора.
Такие плиты в соответствии с требованиями стандарта BS
368 «Сборные бетонные плиты дорожного покрытия» должны
быть прочными и водонепроницаемыми и, следовательно, обла-
дать высоким сопротивлением истиранию и определенной устой-
чивостью против умеренной химической агрессин. В случаях зна-
чительной химической агрессии следует использовать керамиче-
ские плитки и специальный кирпич (см.главу 6).
Плиты имеют толщину 50 или 63 мм, а слой раствора —
примерно 25—40 мм. Использование таких сборных элементов
весьма экономично, так как отдельные плиты можно легко сни-
мать и заменять новыми. Во избежание качания плит и раз-
рушения от удара их следует укладывать с опиранием по всей
плоскости и выравниванием кромок в местах швов. Швы можно
делать очень узкими и заливать цементио-латексным раство-
ром.
3.11.7. Другие методы ремонта
Для восстановления бетонных полов предлагается много
патентованных материалов. Они особенно эффективны при
срочном ремонте небольших участков полов. Как правило, это
двухупаковочные материалы, состоящие из порошка и затво-
ряющей жидкости. Во всех случаях необходимо точно следовать
инструкциям изготовителя материала.
Для элементов покрытий полной заводской готовности (по-
мимо описанных выше бетонных плит дорожных покрытий)
имеются компаунды из полимерных смол, обычные асфальто-
вые мастики и сравнительно новые бесшовные и беспыльные
покрытия — «холодные мастики». Последние являются патен-
тованными материалами. Состоят они в основном из битумных
эмульсий, портландцемента и минерального заполнителя. При
правильной укладке и соответствующих условиях эксплуатации
они очень долговечны. Однако нефть и машинные масла раз-
рушают эти покрытия.
92
Прочное бесшовное и до некоторой степени устойчивое
против химической агрессии покрытие пола, так называемый
экстеркрит, изготовлено на основе полиэфирной смолы, порт-
ландцемента и специального мелкого заполнителя. Материал
этот продается в небольших упаковках. Ввиду того что он очень
быстро твердеет и покрытие пола можно вновь эксплуатировать
уже через 24 ч, экстеркрит целесообразно применять при вос-
становлении отдельных участков пола.
3.12. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ADDLESON, L, The weathering of concrete surfaces. The Architect, May
1975, pp. 41—46.
THE CONCRETE SOCIETY, Symposium on the weathering of concrete,
January 1971. Five papers, published by The Society.
PARTRIDGE, J, Weathering-design of buildings. Concrete, November 1975,
pp. 37—40.
ALLEN, R. T. L., The Repair of Concrete Structures. Cement and Concrete
Association, London, 1974, p. 20.
CEMENT & CONCRETE ASSOCIATION and CEMENT ADMIXTURES
ASSOCIATION, Superplasticizing Admixtures for Concrete. Cement and Con-
crete Association, London (January, 1976).
PERKINS, P. H., Floors—Construction and Finishes. Cement and Concre-
te Association, London, 1974, p. 132.
VARIOUS, International Symposium on Roofs and Roofing, Brighton,
September 1974, 44 papers.
ANON. Architects' Journal, Information Library, Everyday Details, and
Technical Studies on Roofng.
BUILDING RESEARCH ESTABLISHMENT, The Developments in Roo-
fing. Digest No. 51 (2nd series), 1968, HMSO, London, p. 6.
MINISTRY OF PUBLIC BUILDING and WORKS, Condensation in Dwel-
lings, Part 1—Design Guide, 1970, HMSO, London, p. 52.
ГЛАВА 3. РЕМОНТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ конструкций
ЧАСТЬ 2
3.13. РЕМОНТ И УСИЛЕНИЕ НЕСУЩИХ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
К счастью, ошибки при проектировании и перегрузки от-
дельных частей сооружения, которые приводят к повреждени-
ям и обрушению несущих конструкций, встречаются сравнитель-
но редко. Когда такие аварии все же происходят, они привлека-
ют внимание общественности, причем информация часто бывает
весьма недостоверной. Обрушения в большинстве случаев обус-
ловлены разными причинами.
Естественным на этом этапе анализа является вопрос, что
же такое разрушение. Ответ на него дать трудно, поскольку
93
часто он связан со степенью разрушения и его последствиями.
Когда какой-то элемент больше не выполняет свое основное наз-
начение, его можно рассматривать как разрушившийся. На-
пример, прогиб перекрытия, вызывающий образование значи-
тельных трещин в перегородках, достаточно обоснованно сле-
дует считать дефектом, а не разрушением. Если же интенсив-
ные прогибы приводят к серьезным повреждениям перегородок,
отделки пола и потолка, то их можно отнести к разрушениям.
Ошибку, допущенную при проектировании, можно обнаружить
до начала или в процессе строительства, и это не приводит к
серьезным последствиям пли повреждениям.
Повреждения несущих конструкций в новом еще нс эксплуа-
тируемом здании, проявляющиеся в виде трещин с недопустимой
шириной раскрытия от растягивающих и сдвигающих усилий,
наклона вертикальных элементов (колонн и степ), значительных
прогибов горизонтальных элементов, указывают на то, что
требуемое значение коэффициента безопасности не было обес-
печено. Это может быть связано с ошибками в проекте или
временными перегрузками в процессе строительства. В послед-
нем случае необходимо оценить влияние перенапряжения на
прочность сооружения. На основании такого подхода можно не-
сколько снизить расчетный коэффициент надежности, если прп
этом учтены все необходимые факторы. В строительных нор-
мах СР 110 «Применение железобетона для несущих конструк-
ций» принят метод расчета по предельным состояниям и при-
ведены дифференцированные коэффициенты надежности, ко-
торые удобно использовать при рассмотрении указанных слу-
чаев.
При проверке расчета очень важно проанализировать основ-
ные принципы проектирования конструкций, не ограничиваясь
проверкой только числовых значений. Кроме того, следует тща-
тельно контролировать такие мероприятия, как глубина задел-
ки концов балок, способы обеспечения жесткости и неразрез-
ности несущих конструкций и т. п., особенно если используют-
ся сборные железобетонные элементы. Весьма целесообразно
предусматривать до проведения детального обследования уста-
новку временных опор. Это дает возможность проводить рабо-
ты в безопасных условиях.
Часто трещины, параллельные рабочей арматуре, не явля-
ются такими же опасными, как трещины перпендикулярного
направления. Однако трещины, проходящие через весь эле-
мент, следует всегда заделывать. Применение современных ма-
ловязких смол дает возможность специализированным фирмам
выполнять заделку трещин, обеспечивая при этом незначитель-
ное снижение прочности конструкции. Герметизация трещин пу-
тем инъектироваиня смолы подробно рассматривается в сле-
дующем разделе этой главы. Трещины можно заделывать раз-
личными методами с применением разных материалов. Одним
94
из наиболее известных методов является инъектирование в тре-
щину полимерных смол. Он особенно удобен, когда элемент
с трещинами теряет несущую способность или когда расшив-
ка поверхности трещины является нежелательной. Однако ре-
монт несущих конструкций, как правило, пс ограничивается
инъектированием трещин.
3.13.1. Методы инъектирования трещин
Для глубоких трещин и трещин, пересекающих элемент,
путем инъектирования можно обеспечить удовлетворительный
метод ремонта. Однако довольно часто трудно определить,
обеспечит лп инъектирование трещины лучший результат, чем
широко используемая методика удаления бетона и восстанов-
ления его цементно-песчаным или эпоксидным раствором. Ко-
нечно, в большинстве случаев инъектирование трещин более
приемлемо, однако в ряде случаев выбор метода ремонта весь-
ма затруднен. Невозможно установить четкие .и безошибочные
принципы принятия наилучшего решения. Однако если бетон
высокого качества и коррозия арматуры незначительна или сов-
сем отсутствует, а дефект вызывается только трещиной, ее
инъектирование дает наилучший результат.
Если наблюдается ржавчина и расслоение, более предпоч-
тительным методом ремонта является удаление поврежденно-
го бетона, очистка арматуры, инъектирование смолы и после-
дующая заделка раствором. В этом случае трещина в преде-
лах толщины элемента полностью или, по крайней мерс, частич-
но заполняется смолой. Отделка всего элемента декоративным
герметизирующим составом завершает ремонтные работы и
придает сооружению хороший внешний вид.
Основной операцией процесса инъектирования смолы яв-
ляется введение в трещины состава соответствующим образом
подобранной рецептуры. Правильный выбор рецептуры смолы
исключительно важен. Одно из преимуществ применяемых смол
заключается в том, что они допускают некоторые изменения
в подборе состава для получения оптимальных характеристик.
Требования к смолам изменяются в зависимости от вида ра-
боты.
Наиболее широко используют эпоксидные и полиэфирные
смолы, а также комбинацию эпоксидной смолы и полиурета-
на. Эти смолы должны обладать малой вязкостью, способ-
ностью к сцеплению с влажным бетоном, способностью к инь-
ектировднию в возможно большем диапазоне температур,
незначительной усадкой и„ наконец, тягучестью.. Последнее
требование относится к сравнительно низкому модулю упру-
гости при высоком пределе текучести. Низкое значение Е осо-
бенно важно, когда ожидается последующее движение смолы
вдоль трещин. Большийство трещин в бетоне возникает от
95
Рис. 3.12. Инъектированне
смолы в железобетонную
колонну («Сементейшн Ке-
михалз Лимитед»)
Рис. 3.11. Схема ннъекти-
рования трещины
а—точки инъектирования для
вертикальных элементов; б—по-
рядок чередования точек ипъ.
ектнрования в горизонтальных
элементах
растяжения или сдвига, и применение смол с высоким моду-
лем упругости может привести к образованию новых трещин
вблизи или параллельно ремонтируемой.
Работы по инъектированию трещин следует проводить в
следующей последовательности: подготовка трещин; опреде-
ление местоположения точек инъектированияи герметизации
поверхности; инъектированне смолы; удаление (в случае при-
менения) трубок для инъектирования и заделка отверстий;
удаление защитных лент и заключительная отделка поверх-
ности (в случае необходимости).
Подготовка трещин. Эта операция состоит из удаления рых-
лого слабого материала на поверхности с последующей очист-
кой трещины. Как правило, трещины с шириной раскрытия
менее 0,5 мм не требуют очистки, если они не были загрязнены
при эксплуатации сооружения. Для очистки и удаления воды
86
из трещины можно использовать сжатый воздух и раствори-
тели Автор отдает предпочтение применению сжатого воздуха,
поскольку наряду с водой он позволяет удалять пыль и мел-
кие частицы.
Определение местоположения точек инъектирования и
герметизация поверхности.Расстояние между точками инъекти-
рования определяется в основном глубиной и шириной раскры-
тия трещины. Желательно иметь как можно меньше точек инъ-
ектирования, обеспечивающих максимальное проникание смо-
лы и свободу заполнения трещины при невысоком рабочем
давлении.
После указанной подготовки трещин производится герме-
тизация их поверхности и размечаются точки инъектирования.
Для герметизации можно использовать различные материалы.
Точки инъектирования либо высверливаются по линии трещи-
ны, либо выполняются в виде трубок, которые ввинчиваются
в бетон. На рис. 3.11 показаны схемы расположения мест инъ-
ектирования для горизонтальных и вертикальных элементов.
Инъектированне смолы. Инъектированне смолы в трещину
является сравнительно новым методом, и эту работу следует
поручать специализированным фирмам; желательно, чтобы это
были фирмы, которые сами составляют рецептуру и пользуют-
ся своими собственными материалами. Естественно, что в та-
кой ситуации каждая фирма разрабатывает свою методику про-
ведения работы и существует много точек зрения относитель-
но наиболее целесообразного метода инъектирования и при-
меняемого оборудования.
Некоторые фирмы предпочитают использовать простой ме-
тод инъектирования — подачу материала самотеком или при
помощи пневматического пистолета, причем смолы в случае
необходимости смешиваются предварительно. Другие предпо-
читают более сложное оборудование с непрерывной подачей
свежезамешанной смолы и отвердителя, поступающих по раз-
дельным трубкам. На рис. 3.12 показано восстановление желе-
зобетонной колонны таким методом. Одна из фирм дополняет
подачу под давлением своего рода вакуумным щитом для от-
сасывания воды из бетона. Автор не видит необходимости при-
менять вакуумирование, чтобы облегчить .проникание инъек-
ционного раствора, так как во многих случаях это было ус-
пешно достигнуто и без него При условии правильного про-
ведения работ основной принцип заключается в следующем:
чем проще оборудование и метод нанесения, тем лучше. Сте-
пень проникания инъекционного раствора можно проверять
взятием проб, гаммаграфией и обследованием с помощью уль-
тразвука, хотя последний вид контроля весьма необычен.
Давление инъектирования зависит от ширины раскрытия и
глубины трещины и степени вязкости смолы. Как правило, оно
невысокое и редко превышает 1 атм (примерно 0,1 МПа).
4 За* 7'
97
Рис. 3.13. Большая желе-
зобетонная плита покрытия
смотрового колодца, вос-
становленная путем уплот-
нения поверхности и инж-
ектирования смолы («Се-
ментейшн Кемикалз Лими-
тед»)
Существенным фактором при инъектировании любой тре-
щины является равномерное проникание раствора и полное
заполнение им трещины. Было отмечено, что специально вы-
зываемые перепады в давлении более эффективны, чем его по-
вышение. При контроле за процессом инъектировании следует
помнить, что количество смолы, используемой для заполнения
трещины, должно быть очень мало.
Для наклонных или вертикальных трещин инъектирование
принято начинать с самой низкой точки и проводить работу
снизу вверх, так как смола вытекает из соседней вышележа-
щей точки.
Для горизонтальных трещин не существует строго установ-
ленного порядка проведения работы. Инъектирование можно
начинать с одного конца и продолжать вдоль по трещине или
с середины, двигаясь сначала налево до конца, а затем напра-
во, или от середины попеременно направо и налево.
Заключительные рабочие операции после инъектировании.
Удаление трубок если ими пользовались при инъектировании)
и заделка отверстий проводится, как правило, в процессе про-
изводства работ. Защитную ленту можно снять после отверж-
дения смолы (через 2—7 сут) или сразу же после ее схваты-
вания, т. е. через несколько часов.
Инъектирование трещин, особенно тонких, целесообразно
проводить в тех случаях, когда важно, чтобы ремонт был как
можно более замаскирован. Но даже при этом его все же нель-
зя скрыть. Однако шлифовка и косметическая обработка по-
верхности помогают ликвидировать следы ремонта.
На рис. 3.13 показаны трещины в большой железобетонной
плите покрытия смотрового колодца, в которые была инъекти-
рована смола. хМетод позволяет восстановить элемент и сде-
лать его вновь пригодным для дальнейшей эксплуатации.
98
3.13.2. Усиление и ремонт
железобетонных конструкций
Необходимость усиления и ремонта железобетонной конст-
рукции или ее части может быть обусловлена тремя основны-
ми причинами.
1. В тех случаях, когда предполагается изменить назначе-
ние сооружения так, что увеличение полезных нагрузок при-
водит к необходимости радикального изменения проектного
решения. Сюда же относится случай, когда условия эксплуа-
тации уже изменились и дополнительная нагрузка вызывает
перенапряжение несущих элементов.
2. В случае разрушения конструкции (по различным при-
чинам) до такой степени, что ее элементы не могут больше
нести приложенные нагрузки с соблюдением требуемого коэф-
фициента безопасности.
3. При определенной комбинации случаев 1 и 2.
Прежде всего следует провести обследование конструкции.
В отдельно стоящих наземных конструкциях, особенно когда
они открыты для визуального обозрения, можно заметить раз-
ницу в форме трещин и степени повреждения на северной и юж-
ной сторонах. Южная сторона более подвержена резким пеое-
падам температуры, а северная может больше пострадать от
действия низких температур й циклов замораживания и оттаи-
вания.
В настоящее время еще встречаются железобетонные конст-
рукции с низким качеством бетона, хотя уже и не так часто,
как лет 40 назад. Технология получения бетона высокого ка-
чества была в то время разработана весьма слабо. При про-
изводстве бетона пользовались в основном эмпирическими пра-
вилами; мало внимания уделяли обеспечению требуемого рас-
хода цемента, контролю за водоцементным отношением, качест-
вом и гранулометрическим составом заполнителей, а также
толщине защитного слоя арматуры.
Во время обследования необходимо делать подробные за-
писи, четкие чертежи и качественные фотографии с соответст-
вующими надписями и датами. По возможности, следует иметь
исходные чертежи и расчетные данные. Существенно важным
условием является проверка расположения, состояния и коли-
чества арматуры. Наличие арматуры обычно определяют с по-
мощью электромагнитного измерителя защитного слоя (ПЗС)
стандартного типа (если толщина этого слоя не превышает
90 мм).
Ранее при строительстве железобетонных конструкций иног-
да применяли необычные заполнители. При обследовании од-
ного сооружения было обнаружено, что в заполнителе были
кусочки железа, которые сначала приняли за стальную арма-
туру (согласно показаниям ПЗС). Взятые впоследствии керны
показали, что в плите вообще не было никакой арматуры, и
4* ng
Рнс. 3.14. Общий вид уси-
ления сильно нагруженной
балки перекрытия до на-
несения высокопрочного
торкрет-бетона («Семент
Ган Компани Лимитед»)
что она опиралась на стальные балки, заделанные в бетоне.
Некоторые общие сведения о ИЗС приведены в приложении 1.
После получения данных о наличии арматуры необходимо
определить ее прочностные показатели. В некоторых случаях
старую прокорроднровавшую арматуру пелесообразно допол-
нить новой, которая воспринимала бы все расчетные напря-
жения в восстановленной конструкции. -«
На рис. 3.14. показано усиление сильно нагруженной балки
с помощью высокопрочного армированного торкрет-бетона, ко-
торый является идеальным материалом для ремонта и усиле-
ния различных конструкций. Торкрет-бетон — это материал,
состоящий из цемента, заполнителя и воды, который наносят
пневматическим способом. Существует два общепринятых спо-
соба торкретирования, но из них только один — метод сухой
смеси — применяют в Великобритании при восстановлении
большинства несущих конструкций. Метод влажной смеси ис-
пользуют в очень ограниченных масштабах при ремонте нене-
сущих элементов, причем скорость материала на выходе нз
сопла обычно ниже, чем при осуществлении процесса сухой
смеси. Цемент и песок дозируют, смешивают обычным способом
и транспортируют по шлангу с помощью сжатого воздуха. По
отдельному шлангу под давлением подают воду. Воду и це-
ментно-песчаную смесь пропускают через специальный трубо-
провод, в котором их тщательно перемешивают, а затем под
большим напором смесь наносят на восстанавливаемый эле-
мент. Сила удара уплотняет материал. При качественном вы-
полнении работ плотность равна 2050—2150 кг/м3 (0,85—0,9
плотности бетона высокого качества).
100
В США, Австралии и ЮАР торкрет-бетон применяют более
широко, чем в Великобритании, хотя за последние годы он по-
лучил здесь признание как метод, обеспечивающий высокое
качество восстановительных работ, и как самостоятельный
строительный материал. В США торкрет-бетон называют
«шоткритом». Американский институт бетона разработал на не-
го нормативные документы. В Великобритании нет специаль-
ных норм на торкрет-бетон и это, несомненно, отрицательно
сказывается на его внедрении в практику изготовления новых
несущих элементов. Что касается восстановительных работ и
усиления конструкций, то торкрет-бетон был безоговорочно
принят инженерами-консультантами, местными органами влас-
ти и государственными учреждениями.
Для изготовления торкрет-бетона можно использовать как
портландцемент, так и глинноземистый цемент. Не следует
забывать о преимуществах правильно приготовленных раство-
ра и бетона на глиноземистом цементе, когда важными фак-
торами являются прочность в раннем возрасте (через 24 ч) и
стойкость к воздействию слабых кислот и высокой температу-
ры. Следует помнить, что водоцементное отношение для высо-
копрочного торкрет-бетона — примерно 0,35, и это имеет боль-
шое значение при использовании глиноземистого цемента. В
данном разделе для этого типа торкрет-бетона применяется
термин «высокопрочный торкрет-бетон»; высверленные из него
образцы должны иметь прочность, соответствующую кубико-
вой прочности через 28 сут в пределах 60—70 МПа. Для ста-
бильного получения такой прочности требуется значительный
практический опыт и тщательность проведения всех операций
торкретирования.
До нанесения торкрет-бетона следует соответствующим об-
разом подготовить старый бетон, правильно обработать тре-
щины и установить новую арматуру. Подготовка старого бе-
тона заключается в удалении всего поврежденного и загрязнен-
ного бетона при помощи отбойных инструментов, струи крупно-
го песка (влажного или сухого) или воды под большим давле-
нием. Первые два метода хорошо известны, а в главе 5 даиы
подробные сведения относительно применения напорной струи
воды.
Арматуру обнажают, скалывая бетон. Если она сильно про-
ржавела, то ее следует удалить. В противном случае ее очи-
щают проволочными щетками, дробеструйной обработкой про-
волочной сечкой, пескоструйным аппаратом или напорной
струей “'волы.
Трещины шириной более 0,5 мм следует расшить и запол-
нить цементным раствором вручную или с помощью цемент-
пушки. По окончании такой подготовительной работы устанав-
ливают новую арматуру. Метод установки зависит от типа
конструкций и от детального проекта производства работ.
101
В следующих разделах приведены примеры восстановления
и усиления конструкций с помощью высокопрочного армиро-
ванного торкрет-бетона.
3.13.3. Восстановление и усиление силосов,
емкостей и бункеров
для мелкозернистых материалов
Железобетонные силосы, емкости и бункера, предназначен-
ные для хранения гранулированных материалов, используют
уже более 40 лет. Однако точные данные о напряжениях, появ-
ляющихся в стенках этих конструкций во время их наполне-
ния и выгрузки, пока весьма ограничены.
Американский институт бетона разработал рекомендации
по проектированию и сооружению силосов, емкостей и бун-
керов, предназначенных для хранения гранулированных ма-
териалов. Рекомендации были подготовлены Комитетом ТЗЬ 313
Американского института бетона и опубликованы в журнале
этого института в октябре 1975 г. В этих рекомендациях от-
мечается, в частности, что напряжения, вызываемые в стенках
силоса во время выгрузки мелкозернистого материала, вероят-
но, во много раз превышают напряжения от статического дав-
ления хранимого материала.
Подробная информация об исследовании причин трещинооб-
разовання в железобетонном силосе для хранения цемента со-
держится в Техническом отчете № 296 (апрель, 1958 г.), автор
Роу из Ассоциации цемента н бетона (Лондон). В отчете де-
лается вывод о том, что растрескивание вызывалось совмест-
ным действием давления мелкозернистого материала и рез-
кого перепада температуры по толщине стенки силоса. Вызван-
ные таким сочетанием напряжения не были учтены при разра-
ботке проекта конструкции.
Ниже рассмотрен пример характерных ремонтно-восстано-
вительных работ. Установлено, что несколько железобетонных
силосов для хранения цемента, построенных около 35 лет на-
зад, требуют значительного ремонта. В них появились радиаль-
ные трещины на расстоянии около 2 м друг от друга. В неко-
торых местах ширина раскрытия трещин достигала 40 мм. Ар-
матура сильно повреждена коррозией, что вызвало интенсивное
расслоение бетона. Разрушения появились вследствие ошибок
при оценке возможных напряжений при эксплуатации, низкого
качества бетона и недостаточной толщины защитного слоя.
Силосы имели следующие размеры: высота — 17 м, диаметр •—
5 м, толщина стен ।— 300 мм. В стенах примерно на уровне
грунта выполнено несколько прямоугольных отверстий. Поверх-
ность бетона обрабатывали пескоструйным аппаратом, и все
трещины шириной более 0,5 мм расчищали и заполняли торк-
рет-бетоном. По окончании подготовительных работ с наруж-
102
ной стороны стен устанавливали новую арматуру в виде сталь-
ной сетки (№ А. 193 — BS 4483), установленной по окружнос-
ти на всю' высоту стен силоса. В дополнение к стальной стенке
была предусмотрена установка высокопрочных арматурных
стержней: диаметром 16 мм с шагом 200 мм для нижней тре-
ти высоты силоса, диаметром 12 мм с шагом 200 мм — для
средней трети и диаметром 8 мм с шагом 150 мм — для верх-
ней трети. В местах расположения прямоугольных отверстий в
основании стен для усиления конструкции потребовалось вы-
полнить специальные мероприятия: для каждого отверстия бы-
ла предусмотрена стальная рама, состоящая из сваренных
вместе двух стоек и верхнего бруса. К этим стойкам привари-
вали фасонные стержни из высокопрочной арматуры диамет-
ром 16, длиной 500 и с шагом 200 мм.
Общая толщина слоя торкрет-бетона 100 мм, а минималь-
ная толщина защитного слоя бетона — 25 мм. Общая стои-
мость ремонтных работ не превышала 10% проектной стои-
мости сноса сооружения и возведения нового силоса.
3.14. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЗДАНИЙ,
ПОВРЕЖДЕННЫХ ПРИ ПОЖАРЕ
Ущерб, причиняемый пожарами, увеличивается с каждым
годом. Как показывает статистика, прямые убытки от пожара,
составлявшие в Великобритании около 75 млн. фунтов стер-
лингов в 1965 г., возросли до 200 млн. к 1975 г.
Обычно после пожаров внешний вид зданий бывает таким
неприглядным, что владелец приходит к выводу о необходи-
мости его разборки и повторного строительства. В этом слу-
чае полные затраты становятся очень большими, из них зна-
чительная часть приходится на материальные убытки, связан-
ные с перерывом эксплуатации сооружения. Такой перерыв мо-
жет длиться от 6 мес до 2 лет и более. Установлено, что в
среднем стоимость ремонтно-восстановительных работ пример-
но на 50% превышает стоимость замены оборудования. Поэто-
му достоверная оценка объемов повреждений очень важна и
должна выполняться после пожара как можно раньше. После
того как удалены обломки, вода и т. п., внимательное обсле-
дование сооружения часто показывает, что, несмотря на не-
приглядный внешний вид здания из-за обуглившихся элемен-
тов облицовки, обгорелого оборудования и закопченных конст-
рукций?* большая часть сооружения может быть восстановле-
на. Если отдельные части и подлежат разборке, то количество
их невелико.
Железобетонные конструкции повреждаются при очень силь-
ных пожарах. Однако причиняемые им повреждения значитель-
но меньше, чем повреждения сооружений из других строитель-
ных материалов. Часто высказывается мнение, что в вопросах
1 по
поведения железобетона под действием огня многое остается
неизвестным. Это связано с тем, что воздействие огня на бе-
тон зависит от температуры и продолжительности ее действия,
а также от таких характеристик бетона, как тип цемента,водо-
цементное отношение, расход цемента, тип заполнителя и тол-
щина защитного слоя бетона. Для легко армированных желе-
зобетонных панелей значительное влияние оказывает толщина
панели и градиент температур.
В последние годы появился ряд малообоснованных заявле-
ний о том, что поливинилхлорид (ПВХ) сгорая выделяет та-
кое большое количество хлора, что при растворении его в во-
де от спринклерных систем и пожарных шлангов образуется
хлористоводородная кислота. Ее концентрация достаточно вы-
сока для агресинвного воздействия и существенного повреж-
дения любого бетона на портландцементе, с которым она кон-
тактирует. При нормальных условиях на строительной пло-
щадке может образоваться очень слабый раствор хлористово-
дородной и хлорноватистой кислот. Вряд ли концентрация
достигнет такого уровня, что это приведет к более серьезным
последствиям, чем незначительное травление поверхности бе-
тона. В большинстве случаев не происходит даже и этого.
Возможно также агрессивное воздействие на черные метал-
лы, но сталь без специальной защиты всегда ржавеет в ус-
ловиях влажной атмосферы. Обычный защитный слой бетона
обеспечивает необходимую степень защиты от этого вида аг-
рессии.
3.14.1. Оценка повреждений
В этом разделе рассмотрено воздействие на строительные
конструкции пожаров сравнительно небольшой продолжитель-
ности, порядка нескольких часов. Наиболее важным показате-
лем, который необходимо установить как можно точнее, явля-
ется максимальная температура, достигаемая при пожаре в
различных частях здания. Это касается наружной поверхности
таких несущих элементов, как перекрытия, балки и колонны.
Наиболее подвержены воздействию температуры нижние по-
верхности железобетонных плит перекрытий и балок.
В Научно-исследовательской станции по огнестойкости в
Борэм Вуд (Хартфордшир) проведены многочисленные испы-
тания материалов и конструктивных элементов. Результаты
этих испытаний использованы для установления степени огне-
стойкости материалов и элементов, которые включены в Строи-
тельные нормы в виде пределов огнестойкости в часах. Соот-
ветствие результатов испытаний на огнестойкость и действи-
тельного воздействия пожара на аналогичные материалы и
конструкции сомнительно. Должно существовать различие меж-
ду искусственными условиями, создаваемыми при лаборатор-
ки
них испытаниях, и условиями, в которых находится здание
при пожаре. Особенность воздействия пожара на строительные
материалы и конструкции определяется но только разницей
температур, но и концентрацией пламени, продолжительностью
его воздействия, наличием других материалов и работой про-
тивопожарного оборудования.
При действии огня изменяется не только прочность конст-
рукции, но в ней возникают и напряжения, объясняемые рос-
том температуры до максимума и последующим остыванием
до температуры окружающего воздуха после прекращения по-
жара. Напряжения от температурного расширения и сжатия
зависят от большого числа факторов, в том числе от степени
защемления одних элементов конструкции другими и перепа-
да температур. Последний фактор может быть отнесен к влия-
нию условий на строительной площадке, который трудно смо-
делировать в лабораторных условиях.
Однако, как и при других испытаниях сооружений, не су-
ществует разумного альтернативного подхода, а лабораторные
испытания дают большой объем полезной информации. Тем не
менее следует четко представлять их ограниченность. Опыт
показывает, что в целом материалы и элементы конструкций,
для которых получены хорошие результаты при испытаниях на
огнестойкость, надежно работают в условиях пожаров, и наобо-
рот.
Очень важно по возможности точнее оценить максимальные
температуры, которые могут быть достигнуты в разных частях
сооружения во время пожара, и перепад температур в отдель-
ных элементах конструкции.
Максимальные температуры можно с достаточной степенью
точности оценить на основании тщательного осмотра следов
обрушения после пожара. Следовательно, чем раньше про-
ведены осмотр и обследование, тем лучше; в противном случае
во время уборки после пожара может быть уничтожена ценная
информация. Температуры, определенные таким образом, ве-
роятно, будут значительно отличаться от температур, которым
подвергались многие элементы конструкций во время пожара.
Как правило, более четкие пределы температур во время
пожара можно установить после изучения видимых поврежде-
ний железобетонных конструкций. Эти данные можно затем
использовать при планировании дополнительных исследований
и испытаний, необходимых для выявления степени требуемого
ремонта.
В последующем разделе отмечается, что следы пожаров
могут быть обманчивы и не позволяют безоговорочно судить
о характере повреждений. В связи с этим для строгой оценки
влияния пожара на сооружение следует изучать следы разру-
шения элементов из других материалов. Под другими материа-
лами обычно подразумеваются металлические детали, кера-
юз
мика и стекло. Время, в течение которого элементы из этих ма-
териалов подвергались воздействию высоких температур, явля-
ется весьма важным фактором, и вся информация о продол-
жительности пожара и его предполагаемой интенсивности име-
ет первостепенное значение.
Алюминий и его сплавы начинают плавиться при темпера-
туре порядка 600—700°С, чугун — при 1100—1200°С, латунь —
при 900—1000°С. Стекло размягчается примерно при 700°С и
плавится (течет) при 850°С.
Основная проблема заключается в определении воздейст-
вия пожара на железобетонные конструкции. Чтобы правиль-
но ответить на этот вопрос, следует рассмотреть воздействие
огня на составляющие бетона, на стальную арматуру и на
конструкцию в целом.
3.14.2 Воздействие высоких температур
на портландцемент
Очевидно, что воздействие высокой температуры зависит
от достигнутого уровня и продолжительности ее действия. Преж-
де всего следует рассмотреть влияние этих факторов на порт-
ландцементный камень, так как в случае его значительного
повреждения бетон, как правило, расслаивается.
При пожаре свободная (избыточная) вода в бетоне испа-
ряется из поверхностных слоев и здесь образуются усадочные
трещины. До температуры примерно 100°С не происходит зна-
чительной потери химически связанной воды даже при продол-
жительном ее воздействии. При повышении температуры сверх
100°С наблюдается постепенная потеря химически связанной
воды из гидросилпката кальция. Фактические потери зависят
от температуры и времени ее воздействия. С потерей химичес-
ки связанной воды в бетоне прочность снижается в соответст-
вии с количеством потерянной воды. Однако если бетон охла-
дить, то дальшейшего снижения прочности не происходит.
Если температура бетона поднимается до 400°С и выше, то
силикат кальция начинает разлагаться — образуются негаше-
ная известь и окись кремния. Этот процесс необратим и наблю-
дается постепенная потеря прочности во времени. Если бетон
начинает остывать, негашеная известь поглощает влагу и
превращается в гашеную известь (гидроокись кальция), что
вызывает разрушение бетона.
3.14.3 Воздействие высоких температур
на глиноземистый цемент
При температуре, превышающей 100°С, происходит посте-
пенная потеря химически связанной воды из гидроалюмината
кальция. Примерно при 400°С начинается разложение с обра-
зованием главным образом алюмината кальция и окиси алю-
106
миния, которые более устойчивы, чем окись кальция, обра-
зующаяся при разложении портландцемента. Этим в основном
объясняются огнеупорные свойства глиноземистого цемента,
который вместе со специальными заполнителями применяют
для производства огнеупорного бетона.
3.14.4. Воздействие высоких температур
на заполнители
Воздействие температуры зависит от минералогического
состава заполнителя. Заполнители, используемые в бетоне для
несущих конструкций, делятся на естественные и искусствен-
ные. Первая группа подразделяется на заполнители вулкани-
ческого происхождения, кремнистые и известняковые.
Изверженные породы, такие, как гранит, базальт и т. п.,
достаточно устойчивы при температуре до 1000°С, хотя при
резких ее колебаниях в них могут образовываться трещины.
Кремнистые заполнители, например кремневая галька, при
определенных критических температурах резко увеличивают
свой объем, и это может явиться причиной разрушения бетона.
Такими критическими температурами являются примерно 259
и 575°С.
Известняковые заполнители при повышении температуры
расширяются довольно равномерно. Примерно прп 400°С в них
происходят изменения и образуется негашеная известь (как и
в случае портландцемента). При охлаждении негашеная из-
весть поглощает влагу, образуя гидроокись кальция и значи-
тельно снижая прочность материалов.
Искусственные легкие заполнители, такие, как вспученные
глины и глинистый сланец, спекшаяся зола-унос и доменный
шлак, изготовляются при температурах выше 1000°С, и поэтому
они очень устойчивы при температурах ниже этого уровня.
3.14.5. Воздействие высоких температур
на стальную арматуру
Повышение температуры до 700°С практически не оказы-
вает влияния на прочность и вязкость малоуглеродистой и го-
рячекатаной высокопрочной стали. Это положение справедли-
во после снижения температуры до нормальной. Влияние по-
вышенной температуры на арматуру элементов под нагрузкой,
а также разрушающее влияние ее расширения должно быть
предметом тщательного изучения.
3. 14. 6., Исследования и испытания,
предшествующие восстановлению и ремонту
Ниже приведены рекомендации по всестороннему изучению
железобетонных конструкций зданий, получивших поврежде-
ния при пожаре. Для обоснованной оценки и точных рекомен-
107
даций по ремонту и восстановлению следует проводить испы-
тания вырезанных из конструкции образцов бетона и армату-
ры. К отбору и испытанию образцов следует подходить весь-
ма осторожно в связи с тем, что эти работы требуют больших
затрат. Достаточно полная информация может быть собрана
на основании подробного визуального осмотра.
После изучения влияния высоких температур на портланд-
цемент, заполнители и стальную арматуру можно перейти к
практическим вопросам оценки воздействия пожара на желе-
зобетон.
Открытые поверхности элементов, безусловно, будут под-
вергаться максимальному воздействию температуры при пожа-
ре, а по мере удаления от них температуры резко снижаются.
При температуре более 400°С цементный камень получает не-
обратимые повреждения и можно считать, что это относится
также к бетону. Защитный слой бетона является эффектив-
ным средством теплозащиты, поскольку, как было выявлено при
так называемых обычных пожарах, температура бетона на глу-
бине 50 мм от поверхности не превышала ЗОО’С. При очень
сильных пожарах эта температура будет на глубине 75—
100 мм. Как отмечалось, критической температурой для бетона
можно считать 400°С, когда силикат кальция в составе цемен-
та начинает превращаться в окись кальция. Многие опытные
инженеры считают, что эта критическая температура находит-
ся на более низком уровне — порядка 300°С.
Весьма примечательно, что при критической температуре
(при 300 и 400°С) заметно изменяется окраска бетона: появ-
ляются розовый или бледно-красный оттенки.
Если имеется достаточное освещение, что совершенно необ-
ходимо при обследовании, этот розовый цвет можно легко за-
метить. Однако окраска может исчезнуть, если температура
была очень высокой. В этом случае бетон выглядит очень рых-
лым. Иногда окраска может со временем исчезнуть. Поэтому
очень важно начинать обследование после пожара как можно
раньше.
Не следует думать, что окончательные выводы о степени
повреждений можно сделать лишь на основании визуального
осмотра. В дополнение к осмотру следует отбить куски бетона
с помощью ручных или пневматических инструментов. Это по-
зволит быстро обнаружить бетон с низкой прочностью. Кроме
того, следует взять несколько кернов. Весьма желательно ис-
пользование современной аппаратуры для ультразвукового
контроля.
При сильных пожарах в плитах всегда обнаруживаются
арматурные элементы, которые потеряли устойчивость, что
свидетельствует о необходимости их замены. Из потерявших
устойчивость стержней можно вырезать образцы и испытать
их для определения предела текучести и вязкости. Как пра-
108
вило, обнаруживают, что повреждения в плитах значительно
больше, чем в балках. Это непосредственно связано с большей
толщиной защитного слоя бетона в балочных конструкциях.
Весьма существенно, чтобы при обследовании выполнялась
тщательно продуманная система измерений и фиксации повреж-
дений всех частей сооружения. Их следует подразделить на ряд
категорий, таких, как незначительные, умеренные, сильные.
Каждая категория должна быть четко определена с помощью
основных критериев, например устанавливают вид поверхнос-
ти (расслоение, окраска, трещинообразование, волосные тре-
щины на поверхности и т. п.), уровень достигнутой темпера-
туры, механические характеристики, определенные ударным
способом с помощью молотка и долота, а также состояние
арматуры. К этому следует добавить (если удается получить)
результаты испытаний кернов, образцов арматуры и ультразву-
кового контроля. Каждый из значительных пожаров вызывает
много специальных проблем. Много статей посвящено воздей-
ствию пожаров различной интенсивности на строительные конст-
рукции самых разных типов. Некоторые из этих статей при-
ведены в библиографии в конце настоящей главы.
3.14.7. Применение торкрет-бетона
для ремонтно-восстановительных работ
после пожаров
Когда основным методом ремонтно-восстановительных ра-
бот является применение армированного торкрет-бетона, каж-
дая из рабочих операций имеет свои особенности и трудности.
Основной вопрос заключается в том, будут ли коэффициент
запаса и степень огнестойкости сооружения после ремонта та-
кими же, как до пожара, если ремонт выполняется с помощью
торкрет-бетона (пневматически нанесенного цементно-песчано-
го раствора), известного в США как «шоткрит» и в ФРГ —
«торкрет».
По мнению1 автора, в общих чертах ответ будет положитель-
ным, если ремонтно-восстановительные работы проведены пра-
вильно и использован торкрет-бетон высокого качества. Для
подтверждения правильности проектных предложений и про-
верки качества ремонта в практике строительства предусмат-
ривается проведение испытаний под нагрузкой, которая обычно
принимается на 25% больше расчетной. Что касается преде-
лов огнестойкости цементно-песчаного раствора, то они приве-
дены в .дабл. 3.1—3.3, взятых из норм СР 11* и СР И'). Из
этих таблиц видно, что цементно-песчаный раствор имеет, по
крайней мере, те же пределы огнестойкости, что и бетон той
же толщины. Ряд специалистов считают, что высококачествен-
ный цементный раствор сопротивляется действию огня луч-
ше бетона в связи с тем, что он менее подвержен расслоению.
109
Т АБЛ ИЦА 3. 1. ОГНЕСТОЙКОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛОНН В
ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИХ СЕЧЕНИЯ
Дополнительная защита Минимальные размеры сечения, мм. обеспечивающие предел огнестойкостей, ч
4 3 2 1,5 1 0,6
Отсутствует Цементная пли гипсовая штукатур- ка толщиной 12 мм по тонкой стальной сетке, установленной по периметру колонны 450 425 400 375 300 275 250 225 200 175 150 150
Из этой таблицы видно, что цементная штукатурка толщи-
ной 12 мм по стальной сетке, прикрепленной к колонне, имеет
тот же предел огнестойкости, что и 12-мм слой бетона.
ТАБЛИЦА 3.2. ОГНЕСТОЙКОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ БАЛОК
ИЗ БЕТОНА НА КРЕМНИСТЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЯХ
Конструкция и дополнительная защита Предел огнестойкости, ч
4 3 2 1.5 1 0.5
Отсутствует;
при средней толщине защитного слоя бетона, мм 65 55 45 35 25 15
при ширине балки, мм Защита слоем цементной или гипсо- 280 240 180 140 НО 80
вой штукатурки толщиной 15 мм по тонкой стальной сетке:
при-средней толщине защитного слоя бетона, мм 50 40 30 20 15 15
при ширине балки, мм 250 210 170 НО 85 70
Из этой таблицы видно, что по показателю огнестойкости
слой цементно-песчаной штукатурки по легкой стальной сетке
эквивалентен защитному слою бетона толщиной 15 мм.
А Б Л Н Ц л- 3.3. .ОГНЕСТОЙКОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛОНН С
НЕЗАЩИЩЕННЫМИ ГРАНЯМИ ИЗ БЕТОНА НА
КРЕМНИСТЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЯХ
Дополнительная зашита Минимальные размеры элементов, мм, обеспечивающие предел огнестойкости» ч
4 3 2 1.5 1 0.5
Отсутствует Цементная или гипсовая штукатур- ка толщиной 15 мм по тонкой стальной сетке 450 300 400 275 3000 225 250 150 200 150 150 150
110
Из этой таблицы видно, что для колонн с пределом огне-
стойкости 4 ч устройство слоя цементно-песчаной штукатурки
толщиной 15 мм эквивалентно толщине бетона 150:2 = 75 мм.
Для колонн с пределом огнестойкости 2 ч при минимальном
размере 300 мм влияние цементно-песчаной штукатурки тол-
щиной 15 мм эквивалентно толщине бетона 75:2 = 37,5 мм. В
обоих случаях нанесение штукатурки предусматривается по
легкой стальной сетке.
В Строительных правилах 1972 г. (указания Е6 и табл. 8)
содержатся рекомендации, аналогичные нормам СР 110.
Отделением научных и промышленных исследований
(DSJR в настоящее время Научно-исследовательский центр по
строительству, BRE) выпущено несколько документов с реко-
мендациями по восстановлению поврежденных зданий, два из
которых отмечены ниже.
Документ DSJR № 19. Ремонт сплошных бетонных полов и
полов из пустотелых керамических блоков, поврежденных при
пожаре, 1945, 12 с. В этом документе описываются методы ре-
монта поврежденных при пожаре полов с помощью цемент-
пушки, а также испытаний опытной нагрузкой и т п.
Документ DSJR 18. Железобетонные колонны, повреж-
денные при пожаре, сентябрь, 1945, 12 с. В этом документе
указывается, что один из методов нанесения нового бетона
связан с применением цемент-пушки.
3.14.8. Пример
ремонтно-восстановительных работ
после пожара
Автор считает целесообразным дать краткое описание ре-
монтно-восстановительных работ после пожара Он выражает
благодарность мистеру Кукову, главному инженеру фирмы
«Вотни Манн Лимитед» и «Семент Ган Компани» за разреше-
ние использовать эту информацию и за фотографии, иллюст-
рирующие текст.
Здание представляло собой большой товарный склад с обе-
тонированным стальным каркасом и монолитным железобетон-
ным перекрытием. Сетка колонн здания — примерно 7,5х
Х10.5 м с главными балками, установленными с шагом 10,5 м.
и второстепенными балками с шагом 3,75 м. Толщина плиты
железобетонного перекрытия изменялась от 25,4 до 35,5 см и
была рассчитана на полезную нагрузку 27,2 кПа. Как часто
бывает в таких случаях, внешний вид здания после пожара
был таким, что обсуждалась необходимость полной его раз-
борки. Однако по рекомендации Ассоциации по цементу и бе-
тону была рассмотрена возможность ремонтно-восстановитель-
ных работ с применением армированного торкрет-бетона.
«Семент Ган Компани» предложила один из наиболее
поврежденных пролетов восстановить, т. е. вернуть первона-
111.
Рис. 3.15. Общий вид нижней поверхности перекрытия товарного склада,
пострадавшего от пожара («Семент Ган Компани Лимитед»)
Рис. 3.16. Удаление поврежденного после сильного пожара бетона с ниж-
ней поверхности перекрытия товарного склада с помощью многобойко-
вой пневматической установки («Семент Ган Компани Лимитед»)
чальную несущую способность, а затем испытать при нагруз-
ке, на 25% превышающей расчетную полезную (34 кПа). При
действии на конструкцию нагрузки в течение 24 ч был замерен
максимальный прогиб в середине пролета. Затем нагрузка бы-
ла снята и в течение следующих 24 ч прогибы уменьшались.
Максимальный прогиб в середине пролета составлял 1,37 мм
и уменьшился после разгрузки на 94%• Измерялись также про-
112
гибы несущих балок, которые составляли 1,95 и 2,33 мм. Об-
ратимые прогибы были равны соответственно 83 и 98%.
В рассматриваемом случае все заметные разрушения
наблюдались в плитах перекрытий и в несущих балках. Пов-
реждения бетона вокруг стальных опор были незначительны.
Общая площадь, на которую следовало уложить бетон, состав-
ляла 4000 м2. Сильно поврежденная плита показана на
рис. 3.15. В нескольких слабо поврежденных местах отмеча-
лось лишь поверхностное расслоение бетона, а в сильно повреж-
денных ремонт почти всей рабочей арматуры не представлял-
ся возможным, и она была полностью заменена.
Перед составлением проекта восстановительных работ не-
обходимо установить истинный объем повреждений Для уско-
рения этих работ следует предусматривать удаление бетона со
всех участков (рис. 3.16), явно поврежденных при пожаре, и
производить его осмотр в процессе выполнения этих работ, до-
полняя их ультразвуковым контролем.
Как правило, не существует общепринятого метода для пред-
варительного определения несущей способности восстанавли-
ваемой плиты, поскольку она зависит от сцепления между
торкрет-бетоном и старым бетоном, прочности торкрет-бетона,
сцепление между торкрет-бетоном и арматурой
Ультразвуковой контроль проводился в 9 точках каждой
плиты, а также на образцах бетона, взятых в середине каж-
дого пролета. Это позволило составить для всего перекрытия
картину повреждений. На основании этих данных были про-
ведены расчеты и разработана методика размещения нагру-
зок, которые являлись бы наиболее опасными для конструк-
ции после ремонта.
Ремонтные работы проводились в следующем порядке: под-
готовка существующего бетона с удалением всех расслоив-
шихся, рыхлых и поврежденных пожаром участков, нанесение
высокопрочного сильно армированного торкрет-бетона.
В зависимости от степени повреждения пролетов разрабо-
тали три проектных решения.
Г. Сильно поврежденные пролеты:
а) вся существующая рабочая арматура была вырезана, а
весь поврежденный бетон удален, причем на глубину до 75—
90 мм;
б) к неповрежденному бетону параллельно пролету прикреп-
лялась система высокопрочной арматуры в виде сетки с рабо-
чими стержнями;
в) устанавливались новые стержни арматуры диаметром
16 мм', которые прикреплялись внахлестку на 600 мм с каждой
стороны к сохранившимся стальным стержням, располо-
женным вокруг балок;
г) наносился слой высокопрочного торкрет-бетона с 20-мм
минимальным защитным слоем.
>
113
2. Среднеповрежденные пролеты:
а) вырезались только поврежденные стержни арматуры, а
затем удалялись все участки поврежденного бетона;
б) выполнялись операции «б, в, г», как указано выше.
3. Слабо поврежденные пролеты:
а) вся ннжняя поверхность плиты обрабатывалась песко-
струйным аппаратом на глубину до 6 мм;
б) к бетону прикреплялась сетка из высокопрочной арма-
туры, размер которой зависел от площади повреждений;
в) наносился высокопрочный торкрет-бетон с обеспечением
минимального 20-мм защитного слоя.
Самым важным моментом восстановительных работ явля-
ется применение однородного высококачественного высоко-
прочного торкрет-бетона. С этой целью проводился его двой-
ной контроль. Из отремонтированной плиты в возрасте не ра-
нее 28 сут после завершения торкретирования высверливались
керны, а одновременно с выполнением ремонтных работ про-
1 водилось бетонирование специальной плиты, из которой затем
। вырезали кубики для испытаний.
I Керны и кубики испытывали в специализированной лабо-
1 ратории, независимой от фирмы, проводившей ремонт, в соот-
ветствии с требованиями BS 1881 «Методы испытаний бетона».
I Прочность на сжатие кернов была в диапазоне 55—75 МПа,
I а кубиков в возрасте 14 сут — более 65 МПа.
I В заключение этого очень краткого описания ремонтно-вос-
I становительных работ, продолжавшихся около 12 мес, следу-
ет отметить, что удаление поврежденного пожаром бетона яв-
। ляется трудным, неприятным, трудоемким процессом. Ремонт
I выполнялся с высоких подмостей, поставленных близко к ниж-
' ней поверхности плиты. Обетонированные стальные балки об-
| разовывали вокруг каждого пролета препятствие, затрудняя
। таким образом освещение и, что самое главное, вентиляцию
J рабочих мест. Во время скалывания бетона шум и пыль были
I невообразимыми.
। Вначале для удаления поврежденного бетона предполага-
| лось использовать напорные струи воды. Однако в связи с тре-
I бованиями, выдвинутыми владельцами склада к условиям вы-
! полнення ремонтных работ, от этого метода пришлось отка-
। заться.
I
I 3.15. ВОССТАНОВЛЕНИЕ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИИ
ПРИ ОЧЕНЬ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
J В исключительных, рассматриваемых ниже случаях возни-
I кает необходимость в проведении ремонтно-восстановительных
I работ железобетонных конструкций при очень низких темпе-
। ратурах:
114
а) в сооружениях, построенных на крайнем севере или юге,
вблизи или в пределах Арктической или Антарктической зон,
или на других территориях, где много месяцев подряд тем-
пература держится значительно ниже нуля;
б) в больших торговых складах-холодильниках, которые
нельзя отключить без серьезного и недопустимого нарушения
процесса хранения. Ремонтные работы в случае «а» (при на-
личии необходимых материалов и оборудования) могут быть
с технической точки зрения более простыми, чем ремонтные
работы в случае «б».
Ремонтно-восстановительные работы в таких условиях
очень сложны и конечные результаты (если о них судить по дли-’-
тельной прочности) вряд ли будут удовлетворительными. Имею-
щиеся в настоящее время материалы и техника могут обеспе-
чить лишь кратковременный аварийный ремонт.
Прежде всего следует снять весь недоброкачественный бе-
тон и очистить обнаженную арматуру. Все рабочие операции
Следует проводить так, как это описано в разделе, посвящен-
ном ремонту в обычных условиях. Если площадь поврежден-
ных участков значительна, то ремонт следует проводить по
частям. Старый бетон, который будет соприкасаться с новым
бетоном или раствором, следует постепенно разморозить и по-
догреть до положительной температуры. Новый слой необхо-
димо уложить и уплотнить при возможно высокой температу-
ре, но не выше 40°С. Сразу же после окончательной обработ-
ки свежеуложенный слой укрывают теплоизоляционным покры-
тием так, чтобы оно захватывало прилегающие участки ста-
рого бетона не менее, чем на 300 мм. При проведении ремонт-
ных работ, требующих опалубки, легче поддерживать необхо-
димую для твердения бетона температуру. Важно, чтобы тем-
пература снижалась постепенно. В противном случае из-за рез-
кого перепада температур бетон разрушается.
Для выполнения таких работ целесообразно использовать
глиноземистый цемент, так как при нормальном температур-
ном режиме он набирает максимальную прочность через 24 ч.
По вопросам расхода цемента, водоцементного отношения, тем-
пературы укладки бетона и условий его выдерживания следу-
ет обращаться к изготовителям. В случае применения порт-
ландцемента в бетон или раствор следует вводить воздухововле-
кающую добавку для того, чтобы количество вовлеченного воз-
духа составляло 4,5±1,5%. Применение известнякового запол-
нителя в бетоне дает еще одно преимущество благодаря его
низкому коэффициенту термического расширения (и сжатия).
3.16. РЕМОНТ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
КЕРАМИЧЕСКИМИ ПЛИТКАМИ, МОЗАИКОЙ
И ОБЛИЦОВОЧНЫМ КИРПИЧОМ
В последние 15 лет для наружной отделки зданий все боль-
ше применяют керамические плитки и мозаику. Облицовочный
кирпич используют для отделки боковых поверхностей балок
и железобетонных плит перекрытий. Таким образом архитекто-
ры стремятся задекорировать на фасадах зданий конструкции
железобетонных или стальных обетонированных каркасов.
3.16.1. Наружная облицовка
керамическими плитками и мозаикой
Применение керамических плиток и мозаики для наружных
отделочных работ имеет огромное преимущество, так как по-
верхность фактически само-
Рис. 3.17. Облицовка керамической
плиткой железобетонных элементов
1 — керамические плитки; 2 — основание
п>д плитку; 3 — второй выравнивающий
слой; -/—первый выравнивающий слой.
5 — железобетон
очищается и ее загрязнение под
воздействием атмосферных
влияний сведено к миниму-
му. К сожалению, случается,
что большие участки поверх-
ностей, облицованных кера-
мическими плитками или мо-
заикой, обрушаются вслед-
ствие потери сцепления с ос-
нованием.
В данном разделе кера-
мические плитки и мозаика
рассматриваются как один и
тот же материал и в после-
дующем будут называться
«плитки». Ввиду того что по-
верхность бетона неровная,!
ее принято вначале выравни-
вать, наносить один или нес-
колько слоев раствора, а за-
тем на слое цементно-песча-
ного раствора или соответ-
ствующего адгезива крепить
плитки.
Лучшим решением явля-
ется проектирование бетон-
ной смеси, выбор техничес-
ких условий н приготовление
бетона таким образом, что-
бы допуски на готовой по-
верхности бетона позволяли
крепить плитку нспосредст-
116
венно к бетону без выравнивания или нанесения слоев раство-
ра на его поверхность. Однако на практике это трудно осу-
ществимо.
Керамические плитки и мозаика для наружных поверхнос-
тей зданий должны быть морозостойкими и, следовательно,
полностью глазурованными. Толщина плиток 10—15 мм, тол-
щина мозаики — примерно 6 мм. Толщина слоя раствора, на
котором непосредственно крепится керамическая плитка, в зна-
чительной степени определяется тем, применяется ли цемент-
но-песчаный раствор или адгезив на основе цемента. Толщина
слоя адгезива на основе цемента равна примерно 3 мм. У боль-
ших по толщине керамических плиток, производимых в Вели-
кобритании, канавки на обратной их стороне глубже, чем у
меньших, импортируемых главным образом из ФРГ.
Причины разрушений. Как отмечалось, разрушение наруж-
ных поверхностей, облицованных плитками, неизбежно про-
исходит вследствие потери сцепления на одном или несколь-
ких этапах работ. Эта потеря сцепления может быть незна-
чительной, средней и большой. В последнем случае керамичес-
кие плитки могут отваливаться от здания. Сечение облицован-
ного плиткой бетонного элемента прн обычном порядке выпол-
нения работ схематически показано на рис. 3.17. Очень неров-
ная поверхность бетона может потребовать выравнивания —
нанесения местами дополнительного слоя раствора. Из схемы
видно, что существует четыре плоскости или разделительные
поверхности, по каждой из которых может произойти потеря
сцепления. На практике предельные расстояния от поверхнос-
ти бетона до поверхности керамических плиток и мозаики
равны:
Плитки Мозаика
Два слоя раствора . . Слой раствора не- посредственно под плитку Керамическая плитка . . 15 мм . 10 . . ю . Один слой раствора . Адгезив Мозаика . 10 мм . 3 . . 6 .
Всего 35 мм Всего 19 мм
В двух приведенных примерах вертикальная нагрузка для
мозаики составляет примерно 42 кг/м2, а для плитки — 78 кг/м2.
Такая нагрузка вызывает значительные сдвигающие напря-
жения по поверхности раздела между слоем раствора и бетон-
ным основанием, и в меньшей степени между другими слоями.
Как правило, по окончании работ все элементы находятся в
полном порядке. Почему же впоследствии сцепление ослабе-
вает настолько, что плитки начинают отваливаться? Сущест-
вует "много причин потери или уменьшения сцепления, и обыч-
но их бывает трудно точно определить в каждом конкретном
случае. В конечном итоге к разрушению приводит сочетание
нескольких факторов. Ниже рассмотрены основные причины,
вызывающие нарушение сцепления.
117
1. По поверхности раздела «бетон — слой раствора»:
а) недостаточная подготовка поверхности бетона; считает-
ся, что для обеспечения сцепления механическая обработка по-
верхности бетона, в результате которой достигается обнажение
крупного заполнителя, более надежна, чем применение вяжу-
щих веществ. Однако если в дальнейшем появится более эф-
фективные вяжущие, это положение может существенно изме-
ниться. Крупный заполнитель обнажают обработкой поверх-
ности бетона пескоструйным аппаратом, зубаткой, околкой
вручную или напорной струей воды (см. главу 5). Подготов-
ленная поверхность должна быть чистой, свободной от пыли и
каменной крошки и по возможности слегка увлажненной;
б) нанесение первого слоя раствора слишком большой тол-
щины; максимальная рекомендуемая толщина — 12 мм;
в) недостаточное уплотнение при нанесении раствора;
г) неудовлетворительный зерновой состав песка для раство-
ра, а также присутствие нежелательных примесей — ила,
глины и органических веществ. Частицы ила и глины можно
обнаружить при сортировке, но, к сожалению, нельзя уста-
новить допустимые пределы загрязнения песка органическими
примесями;
д) неудовлетворительная защита и выдерживание раствора.
Раствор следует защищать от сильного ветра, горячих солнеч-
ных лучен, сильного дождя и мороза, от слишком быстрого
высыхания;
е) коррозия арматуры бетона, вызывающая растрескивание
и расслоение бетона после того, как он был облицован кера-
мическими плитками.
2. По поверхностям раздела между первым и вторым слоя-
ми раствора, между слоем раствора и слоем, на котором не-
посредственно крепится керамическая плитка:
а) недостаточное механическое сцепление из-за отсутствия
глубокой насечки на поверхности раствора;
б) нанесение жирной смеси раствора на более тощую. Каж-
дый последующий слой, в том числе и слой непосредственно
под плитку, должен быть не жирнее предыдущего. Необходи-
мо, чтобы последующий слой раствора был тоньше предыду-
щего;
в, г и д) — причины, аналогичные указанным выше.
3. По поверхности раздела между основанием под плитку
и самими керамическими плитками:
а) неполная заделка плиток в раствор, включая неполное
заполнение раствором канавок на обратной стороне плиток;
б) нанесение раствора слишком толстым слоем;
в) использование слишком жирной смеси для слоя раство-
ра, на котором крепится плитка.
4. Общие причины, относящиеся ко всем слоям: недостаточ-
ная свобода перемещения отдельных слоев, включая плитки,
как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости; под
действием нагрузки в бетоне, являющемся основанием для раз-
личных слоев, возникают прогибы и деформации ползучести.
Кроме того, плитки и выравнивающие слои раствора, па кото-
рые они опираются, испытывают значительные температурные
деформации, как кратковременные, так и длительные. Желе-
зобетонная конструкция также подвергается температурным
деформациям, различным по величине и продолжительности.
Цвет плиток, а также ориентация поверхности на север или юг
могут оказывать значительное влияние на температуру по-
верхности в жаркие солнечные дни. Вследствие перепада тем-
ператур между наружными и внутренними слоями в них воз-
никают напряжения. Просочившаяся вода прп замерзании
также оказывает разрушающее воздействие. При этом гори-
зонтальные поверхности гораздо больше уязвимы, чем верти-
кальные, так как швы между отдельными плитками при су-
ществующем способе облицовки не всегда водонепроницаемы.
Исследования, необходимые для оценки требуемого ремон-
та. Ознакомление с первичными техническими условиями и чер-
тежами весьма полезно, но оно не дает достоверной информа-
ции о производстве работ на стройплощадке. Ничто не может
заменить тщательного обследования на месте работ и для это-
го рекомендуется следующая методика.
1. Небольшие участки плитки >и слои раствора следует ак-
куратно снять до бетонного основания. По мере удаления каж-
дого слоя его следует помечать и сохранять в первоначальном
состоянии для подробного обследования и анализа вне строи-
тельной площадки. Кроме того, может возникнуть необходи-
мость во взятии небольшого количества кернов из тех участ-
ков, на которых не заметно или очень мало признаков повреж-
дений.
2. Всю покрытую плитками поверхность следует тщательно
обследовать визуально и простукиванием для определения
трещин и участков с нарушенным сцеплением.
3. Следует установить местоположение всех температур-
ных и деформационных швов, а также состояние герметика и
его тип.
4. Размеры образцов, взятых из раствора или адгезива, долж-
ны допускать всестороннее обследование и в случае необходи-
мости испытание образцов. Цель испытаний вне строительной
площадки — получить дополнительную информацию для выяс-
нения причин разрушения.
5. Если при удалении плиток и слоев раствора окажется,
что в*“бетоне имеются трещины или расслоения его также не-
обходимо обследовать методами, описанными в начале этой
главы. Расходы на предлагаемое обследование велики, так
как для его проведения требуются люльки и подмости.
Ремонтные работу, методы и технология. Каждый случай
119
ремонта следует рассматривать индивидуально. Причины раз-
рушения и методы ремонта различны, даже если основные
причины потери сцепления и принципы ремонта остаются прак-
тически одинаковыми.
Определить, какое количество плитки следует полностью
снять и сколько можно оставить, — задача трудная. Самое
простое, но неэкономичное решение сводится к разборке до
бетонного основания всей облицованной плитками поверхности,
на которой заметна потеря сцепления, и проведение работы
заново. В данной главе не приводятся рекомендации по выпол-
нению таких работ, так как они подробно изложены в послед-
нем пересмотренном издании норм СР 212, часть 2 «Облицов-
ка плитками и мозаикой наружных поверхностей стен» и в
Британском стандарте BS 5262 «Наружная отделка штукатур-
кой».
Ниже рассмотрены методы ремонта, связанные с удалением
плиток на отдельных участках стен при максимально возмож-
ном их сохранении на остальных участках.
1. Все плитки и слои раствора, в которых произошла значи-
тельная потеря сцепления и отслоение, следует удалить до
прочного основания. Нецелесообразно снимать большие участ-
ки прочного, не потерявшего сцепления слоя раствора, в кото-
ром отслоение наблюдается лишь по поверхности раздела меж-
ду ним и слоем раствора непосредственно под плиткой. Для
принятия правильного решения об удалении или сохранении
определенных участков требуется большой опыт. Хотя окон-
чательное решение для некоторых участков приходится прини-
мать на месте работ, основанием для него должно служить
первоначальное обследование и проведение испытаний. При-
менение отбойных инструментов нежелательно, так как они мо-
гут вызвать значительную вибрацию, способную повредить не-
нарушенные участки. Для удаления используют пилы, а в не-
которых случаях напорную струю воды.
2. Поверхность неповрежденного основания следует обра-
ботать механическим путем для хорошего сцепления с после-
дующими слоями. Для раствора зерновой состав песка имеет
исключительное значение; рекомендуется чистый остроуголь-
ный кварцевый песок. Поверхность основания должна быть
чистой, свободной от пыли и мелкой каменной крошки. Раствор
для слоя, наносимого непосредственно под плитку, следует из-
готовлять согласно указаниям поставщиков плиток.
3. До нанесения последующего слоя каждый слой раствора
необходимо выдерживать не менее 3 сут. В холодную погоду
этот срок приходится увеличивать. В течение этого периода
раствор следует защищать от действия сильного ветра, жарких
лучей солнца, сильных дождей и мороза. Слой раствора вслед-
ствие очень высокого отношения площади его поверхности к
объему особенно подвержен воздействию низких температур.
120
Для обеспечения механического сцепления с последующим сло-
ем требуется глубокая обработка зубаткой.
4. До нанесения нового слоя необходимо проверить, есть ли
в предыдущем слое пустоты. Если их много, приходится осто-
рожно удалять весь участок. Небольшие участки, как прави-
ло, можно оставлять при условии их заливки маловязкой смо-
лой (см. ниже). В тех случаях, когда общая толщина слоя
раствора превышает 20 мм, следует использовать сетку из
нержавеющей стали, прикрепленную к бетону штырями из та-
кой же стали. Необходимо принимать меры предосторожности,
исключающие контакт между различными металлами. В про-
тивном случае один металл будет корродировать при контакте
с другим. Слой раствора непосредственно под плитку и мозаи-
ку следует укладывать не ранее чем через 14 сут после нане-
сения последнего выравнивающего слоя раствора.
5. Наиболее трудной операцией в процессе производства
ремонта является восстановление полного сцепления на тех
участках плитки, где произошла некоторая потеря сцепления.
Потеря эта не столь значительна, чтобы можно было экономи-
чески обосновать необходимость удаления плитки. В этом слу-
чае считается, что бетонное основание пе имеет никаких де-
фектов. Участки, где частично потеряно сцепление, могут иметь
значительные площади, а потеря сцепления может наблюдать-
ся на нескольких поверхностях раздела в различных местах
таких участков. Очень важно установить, на какой толщине
потеряно сцепление. Обычно применяемыми при ремонте ме-
тодами являются инъектированне в пустоты полимера и ис-
пользование анкеров, закрепляемых в отверстии смолой. Пос-
ледние напоминают анкерные болты, используемые при строи-
тельстве туннелей. Для инъектирования служит смола, харак-
теризуемая малой вязкостью, незначительной усадкой, низким
модулем упругости, способностью сцепляться с влажным бето-
ном и раствором, достаточной «жизнеспособностью» в сочета-
нии с быстрым отверждением, а также свойствами, позволя-
ющими применять ее в возможно более широких интервалах
температур. Если между выравнивающими слоями окажется
вода, она будет препятствовать инъектировашио смолы и ее
следует удалить с помощью высверленных для дренирования
отверстий или сжатым воздухом под небольшим давлением.
Последний нужно применять очень осторожно. ЕЕачинать инъек-
тирование принято от низа вертикальных и наклонных поверх-
ностей, и идти снизу вверх. Здесь следует придерживаться тех
же основных принципов, что и при инъектирования трещин в
бетоне (см. ранее). Автор считает, что подача смолы самоте-
ком к точкам инъектирования более предпочтительна, чем ее
пневматическая подача под небольшим давлением.
Ввиду значительных практических трудностей, связанных с
тщательным заполнением всех пустот, инъектированне смолы
121
следует дополнять механическими средствами крепленйя —
анкерами из нержавеющей стали или цветных металлов, за-
патентованными отдельными фирмами. Одна запатентованная
система состоит из стеклянной трубки, наполненной смолой,
которая вставляется в заранее просверленное отверстие. За-
тем в это отверстие ввинчивается болт из нержавеющей ста-
ли, который разбивает стекло и высвобождает смолу. В те-
чение нескольких минут при контакте с воздухом смола от-
верждается и плотно закрепляет болт в отверстии. Расстояние
между анкерами зависит от условий на стройплощадке, но,
вероятно, оно будет в пределах 450—600 м в обоих направле-
ниях.
6. В связи с тем что мероприятия, описанные в п. 5, почти
незаметны на глаз после окончания работ, у владельца зда-
ния может возникнуть недоверие к использованному методу
ремонта. Поэтому кроме инъектпрования смолы можно при-
менять более заметные на глаз методы производства работ.
Ниже рассмотрен метод, предложенный автором для ремонта
здания за рубежом, который дал удовлетворительные резуль-
таты. Метод заключался в использовании лент анодированно-
го алюминия (можно .и нержавеющей стали). Ленты могут
быть широкими и узкими, устанавливаться вертикально или
горизонтально или в сочетании в зависимости от требуемой
площади изоляции. Такие ленты очень хорошо смотрятся, осо-
бенно на темном фоне (так было в данном случае). Архитек-
тор и заказчик согласились на их применение, так как они
придавали зданию архитектурную выразительность. На внеш-
них углах и нижних кромках выступающих балок и плит лен-
ты изгибались в виде уголков. Ленты крепились к поверхности
мозаики болтами из нержавеющей стали, заделанными в бе-
I тонное основание.
I Швы в облицовках из керамических плиток и мозаики. Не-
' обходимость и причины создания швов, обеспечивающих под-
' вижку в слое плиток, кратко рассмотрены в начале этого раз-
дела. В связи с этим при проведении ремонтных работ по вос-
становлению облицовки из плиток в значительном объеме не-
обходимо уделять очень большое внимание всем швам, обеспе-
чивающим подвижку. Иногда такие швы вообще отсутствуют
и это, безусловно, способствует разрушению облицовки. Швы
। рекомендуется доводить до бетонного основания. Максималь-
| ная ширина шва — 10 мм. При устройстве швов следует соб-
| людать правила, изложенные в главе 1 (материалы для под-
| ложки или заполнения шва и его изоляции).
Приемочные испытания. Для определения прочности сцепле-
I ния между отдельными слоями некоторые архитекторы предпо-
читают проводить испытания па отрыв. Иногда такие испы-
тания проводят для того, чтобы решить, какие участки, обли-
цованные плиткой, следует удалить и какие оставить. Автору
I
। 122
I
неизвестны данные, основанные на научных изысканиях или
контрольных полевых испытаниях, из которых можно было бы
выбрать минимальные напряжения, вызывающие потерю сцеп-
ления между отдельными слоями. Опыт показывает, что в ре-
зультате таких испытаний получают большой разброс данных
о покрывающем слое, который по всем практическим сообра-
жениям всегда имеет хорошее сцепление. Сцепление никогда
не бывает равномерным, и участки с хорошим сцеплением слу-
жат подкрепляющими для соседних участков с более слабым
сцеплением. Испытания на отрыв одного слоя от другого вклю-
чают много факторов, которым на данном этапе невозможно
дать количественную оценку. Автор считает нецелесообразным
включение в технические условия минимальных значений напря-
жений, вызывающих потерю сцепления.
3.16.2. Облицовочный кирпич
Облицовочный кирпич или кирпичная облицовка, как его
иногда называют, это относительно тонкий глиняный кирпич,
применяемый для облицовки наружных вертикальных поверх-
ностей железобетонных балок и кромок плит перекрытий. На
практике трудно обеспечить удовлетворительное и постоянное
сцепление между различными выравнивающими слоями на всю
толщину, начиная от бетонного основания до облицовочного
кирпича. В некоторых случаях облицовочный кирпич прикреп-
ляют непосредственно к бетону, в других приходится предва-
рительно наносить один или несколько слоев раствора, чтобы
лицевые грани облицовочного кирпича находились в одной
плоскости с поверхностью фасада.
В предыдущем разделе, посвященном наружной отделке ке-
рамическими плитками и мозаикой, было подробно рассмотре-
но сцепление между различными выравнивающими слоями.
Вышеизложенная информация целиком относится и к данно-
му случаю, хотя плитками, как правило, покрывают большие
участки, а облицовочным кирпичом только длинные узкие по-
лосы. По вопросам использования облицовочного кирпича опуб-
ликован ряд исчерпывающих документов (см. библиографию
в конце этой главы). В научно-техническом отчете № 4 Ассо-
циации по исследованию и разработке кирпича значительное
внимание уделено показателям усадки и ползучести железо-
бетонного каркаса, но весьма мало >— длительному расшире-
нию самого кирпича. Тем не менее, все рекомендации Ассоциа-
ции по креплению облицовочного кирпича, в которых учиты-
ваются наличие температурных швов в основании панели и
гидроизоляции наверху, применимы в данном случае.
Совет Большого Лондона в своих бюллетенях (которые,
как он особо подчеркивает, лишь предварительно выражает
мнения) дает очень полезное практическое руководство в от-
123
ношении материалов, применяемых для крепления облицовоч-
ного кирпича. Опыт показывает, что применение раствора и
адгезивов на основе эпоксидной смолы, адгезивов на основе
полиэфирной смолы и цементно-песчаного раствора, содержа-
щего бутадиен-стирольный латекс, дает хорошие результаты.
Работа и испытания, проводимые советом Большого Лондона,
свидетельствуют о том, что при применении упомянутых ма-
териалов можно достигнуть хорошего сцепления между бето-
ном и облицовочным кирпичом, и, следовательно, постоянную
опору в виде металлического кронштейна можно исключить.
Существует три метода крепления облицовочного кирпича
к железобетону. Имеются, безусловно, и другие более слож-
ные методы, но автор полагает, что чем проще метод, тем
лучше.
Метод 1. Каждый кирпич прикрепляется к бетону с по-
мощью прочного болта из нержавеющей стали или цветного
Рис. 3.18. Способ крепления облицо-
вочного кирпича иепосредствеино к
железобетонной балхе
Рис. 3.19. Способ крепления обли-
цовочного кирпича при установке па
растворе толщиной более 20 мм и
армировании сетками из нержавею-
щей стали
124
металла (орудийная или фосфористая бронза). Это дорого-
стоящая операция, -и такие особые меры предосторожности
можно обосновать лишь в отдельных случаях. По верху кир-
пичной облицовки панели следует устроить слив, а также вер-
тикальные и горизонтальный температурный шов, как указа-
но ниже в пп. 2 и 3. Для слоя, на который непосредственно
укладывается облицовочный кирпич, можно применять обыч-
ный раствор. Никакой специальной подготовки поверхности бе-
тона, кроме обычной очистки и обработки щеткой, не требу-
ется.
Метод 2. Этот метод показан на рис. 3.18. Облицовочный
кирпич крепится с помощью слоя раствора непосредственно к
железобетонному основанию (балке или плите перекрытия) без
всяких промежуточных слоев. При условии достаточно точной
отделки поверхности бетона, обеспечивающей укладку обли-
цовочного кирпича заподлицо с наружной поверхностью зда-
ния, это, вероятно, даст наиболее удовлетворительное решение.
Поверхность бетона следует обработать пескоструйным аппа-
ратом, окалыванием вручную или с напорной струей воды
так, чтобы слегка обнажить крупный заполнитель. До нанесе-
ния слоя раствора необходимо удалить всю каменную крош-
ку и пыль. Если есть металлические крепления (нержавеющая
сталь, орудийная и фосфористая бронза), можно использовать
обычный раствор для каменной кладки, в который для повы-
шения морозостойкости вводят воздухововлекающую добавку.
Если проектировщик принимает решение исключить металли-
ческие крепежные детали, то в этом случае следует, по мне-
нию автора, применять раствор на основе эпоксидной смолы
или цементно-песчаный раствор с добавлением бутадиеи-сти-
рольного латекса в воду затворения. Латексную эмульсию
обычно применяют в количестве 10 л на 50 кг цемента. Если
латекс, как вяжущее, применяют в литом цементном растворе,
то норма, как правило, 25 кг эмульсии на 50 кг цемента. Од-
нако в любом случае следует строго выполнять указания постав-
щиков.
При отделке бетонной поверхности облицовочным кирпичом
необходимо отметить два основных момента: устройство слива
над панелью за лицевой гранью кирпича и температурного
шва в основании этой панели. Температурный шов может быть
такой же ширины, как и другие нормальные горизонтальные
швы кирпичной кладки, т. е. 10 мм. Однако при использова-
нии металлических креплений ширина шва уменьшается, и не-
которые~*специалисты, в том числе и Ассоциации по исследо-
ванию и разработке кирпича, возражают против этого и
предлагают для таких условий шов делать более широкий.
В дополнение к горизонтальному температурному шву с каж-
дой стороны облицованной кирпичом панели следует устроить
по вертикальному температурному шву. Иногда такие панели
125
проходят по всему фасаду протяженного в плане здания. В
этом случае автор считает целесообразным устраивать-проме-
жуточные температурные швы с шагом 15 м. Однако необхо-
димость таких промежуточных швов еше требует подтвержде-
ния. Раствор на основе эпоксидной смолы наносят отдельны-
ми слоями при общей толщине не более 5 мм ввиду того, что
его когезионная способность гораздо ниже, чем у цементно-пес-
чаного раствора. Так как хорошее механическое сцепление
важно и в этом случае, поверхность бетона обрабатывают
рассмотренным ранее способом. Раствор на основе эпоксидной
смолы следует наносить непосредственно на бетон.
Метод 3. Согласно этому методу на бетон наносят один или
несколько слоев раствора, необходимых для выравнивания по-
верхности кладки из облицовочного кирпича заподлицо с по-
верхностью фасада. Если общая толщина слоев раствора, вклю-
чая выравнивание, превышает 20 мм, то рекомендуется уста-
навливать сетку из нержавеющей стали (рис. 3.19). Раствор
следует наносить в соответствии с Британским стандартом
BS 5262 «Наружная отделка штукатуркой» В растворе реко-
мендуется использовать эмульсию на основе бутадиен-стироль-
ного каучука.
3.17. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
FREEMAN, I. L., Failure patterns and implicating, Paper given at Joint
Building Research Establishment and Institute of Building Seminar, Nov. 1974,
p. 13.
BATE, S. С. C., Structural failures, Paper given at Joint Building Re-
search Establishment and Institute of Building Seminar, Nov. 1974, p. 11.
p. 13.
ELDRIDGE, H. J., Diagnosing building failures, Paper given al Joint
Building Research Establishment and Institute of Building Seminar, Nov. 1974,
INSTITUTION OF STRUCTURAL ENGINEERS, Criteria for structural
adequacy in building, March 1976, p. 35.
LORMAN, W. R., The engineering properties of shotcrete, American Con-
CATON CROZIER, A., Strengthening on hifty year old viaduct, Concrete,
Crete Institute. Publication SP14A, Dec. 1968, p. 58.
1974, July. Reprint, p. 5.
LETMAN, A. J. and HEWLETT, P. C., Concrete cracks — a statement
and remedy. Concrete, 1974, Jan. Reprint, p. 5.
HEWLETT, P. C. and WILLS, A. J., A fundmental look at structural re-
pair by injection using synthetic resins. Symposium on Resins and Concrete,
The Plastics Institute and Institution of Civil Engineers, Newcastle on Tyne,
April, 1973, Paper No. 17, p. 12.
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Commentary on recommended
practice for design and construction of concrete bins, silos, and bunkers for
storing granular material. Committee 313, Paper 72-38. Journal A.C.I., Octo-
ber, 1975, pp. 549—565.
GREEN, J. K. and LONG, W. B., Gunite repairs to fire damaged con-
crete structures, Concrete, April, 1971, Reprint, p. 6.
GREEN J. K., Some aids to the assessment of tire damage, Concrete.
Jan.. 1976, pp. 14—17.
PARKER, W. T. and NURSE, R. W., Investigations on building fires,
Part 1, National Building Studies, Technical Paper No. 4 H M.S.О London,
1950, p 6.
126
MALHOTRA, H. L., The effect of temperature on the compressive
strength of concrete. Mag. Cone. Res. 8(23) (1956), pp. 85—94.
DEPARTMENT OF THE ENVIRONMENT/WELSN OFFICE, The Buil-
ding Regulations 1972 — Guidance Note on Structural Fire Precautions
HJ4.S.O., London, 1975.
ANCHOR, R. D., Fire, reinforced concrete. Concrete Practice Sheet
No. 20, Concrete, Jan. 1975.
BRICK DEVELOPMENT ASSOCIATION, Some observations on the
design of brickwork cladding to multi-storey reinforced concrete framed
structures, Technical Note 1971. 1 (4). (Sept.), p. 5.
GREATER LONDON COUNCIL, Fixing of brick slips, Bulletin (60)
(2 nd Series), Item S, Dec 1972, p. 5.
GREATER LONDON COUNCIL, Failure of brickwork cladding to rein-
forced concrete structures, Bulletin (62) (2nd Series), Item 8 (Feb. 1973),
p. 3.
CONCRETE SOCIETY, Cladding — the provision of compression joints
in cladding of a reinforced concrete building. Data Sheet CS1 (Revised)
Nov. 1971, Code 52.019, p. 4.
ANON., More trouble with tower blocks—bulging brick panels. Arch. Jn
1 Nov., 1972, p. 993.
ГЛАВА 4. РЕМОНТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЕМКОСТЕН
ДЛЯ ВОДЫ И ВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫХ СООРУЖЕНИЙ
Ремонт сооружений, наполненных водой или предназначен-
ных для предотвращения доступа воды внутрь, как правило,
сводится к устранению утечки или просачивания воды. Во из-
бежание нежелательных повторений эти два типа сооружений
впредь в этой главе будут называться водоудерживающими
сооружениями и подвалами соответственно.
Просачивание может происходить:
а) наружу из сооружения, например из резервуаров, пла-
вательных бассейнов, отстойников для сточных вод;
б) наружу, когда сооружение заполнено, и внутрь, когда
оно заполнено частично или вообще не заполнено, например,
резервуары;
в) внутрь из окружающего грунта (в случае подвалов).
При любой форме фильтрации, особенно в тех случаях,
когда сооружение находилось в эксплуатации несколько лет,
наблюдаются коррозия арматуры, расслоение и растрескивание
бетона.
Следует учитывать, что на практике ни одно железобетон-
ное сооружение не может быть герметически плотным, если
на него не нанести водонепроницаемое покрытие. При проек-
тировании и возведении сооружения с соблюдением строитель-
ных норм фильтрация должна быть незначительной и ее до-
пустимые пределы назначаются для каждого конкретнего слу-
чая. Утечка воды из сооружения тесно связана с испытанием
на герметичность, которому подвергаются практически все но-
вые сооружения такого типа. Детали проведения такого испы-
тания рассмотрены в этой главе.
127
Проводить гидравлические испытания для подвалов не пред-
ставляется возможным, но принято считать, что подвальные
помещения должны быть сухими. Хотя теоретически можно
построить водонепроницаемый подвал из железобетона, не при-
бегая к устройству сплошного водонепроницаемого покрытия
под всем полом с выведением его на наружные поверхности
стен выше уровня земли, опыт автора свидетельствует о том,
что эту желанную цель вряд ли можно осуществить на прак-
тике. При проектировании подвальных помещений должна
быть очень четко установлена степень необходимой водонепро-
ницаемости и в соответствии с ней разработан проект и техни-
ческие требования.
Основным правилом при ликвидации течи является герме-
тизация подвалов со стороны действия воды. К сожалению,
это не всегда возможно, поэтому специализированные фирмы
разработали методику заделки течи с «неправильной» сторо-
ны, т. е. против тока воды. При герметизации внутренней по-
верхности подвалов следует учитывать возможности нагнета-
ния цементного раствора под давлением с целью уплотнения
поверхности. Цель цементации — не допускать инфильтрации
воды в тело стены и коррозию арматуры.
При восстановлении старых резервуаров иногда выдвигают
довод, что стоимость потерь воды при утечке незначительна
по сравнению со стоимостью необходимых ремонтных работ.
Возможно, что это так, но не следует забывать о том воздей-
ствии, которое оказывает непрерывный поток воды в несколь-
ко тысяч галлонов в день через стены и пол на фундаменты и
устойчивость всего сооружения.
4.1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ
СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ВОДЫ
Почти все новые водоудерживающие сооружения, такие как
резервуары, плавательные бассейны, отстойники для сточных
вод и т. п.. подвергают гидравлическим испытаниям. Если со-
оружение не выдерживает такого испытания, то необходимо
проводить ремонт. При подозрении на течь в эксплуатируемых
сооружениях следует также проводить гидравлические испы-
тания. Когда результаты испытания подтверждают наличие
течи, необходимо начать обследование сооружения — опреде-
лить местоположение течи, ее причины и мероприятия по про-
ведению ремонта. По окончании ремонта проводится еще одно
испытание. Вследствие тесной взаимозависимости между гид-
равлическим испытанием и ремонтом автор считает целесооб-
разным рассмотреть методику проведения такого испытания.
В окончательном проекте пересмотренных норм СР 2007
(ныне BS 5337) говорится: «Инженер должен точно опреде-
лить допускаемое понижение уровня поверхности, учитывая
128
потери вследствие абсорбции и испарения. Сооружение счита-
ется водонепроницаемым, если суммарное падение уровня по-
верхности не превышает 10 мм в неделю. Для испытанных ана-
логичным образом открытых резервуаров следует делать
поправку на дополнительные потери от испарения». В проек-
те норм рекомендуется испытывать на герметичность крышки
резервуаров-для хранения питьевой воды. Купольные покрытия
должны иметь водонепроницаемую изоляцию.
В проекте норм говорится, что плоские бетонные покрытия
следует испытывать методом заливки на плиту слоя волы тол-
щиной не менее 75 мм сроком на 3 сут. Если за этот период
на внутренней поверхности плиты покрытия пе появится влаж-
ных пятен, ее можно считать водонепроницаемой.
Исходя из приведенной выше формулировки норм, можно
прийти к заключению, что железобетонная плита покрытия
считается водонепроницаемой и не требует (за исключением
купольных покрытий) никакой изоляции. По мнению автора,
условия испытаний являются очень жесткими, так как на
практике трудно запроектировать и изготовить плиту плоского
покрытия так, чтобы на ней не появилось никаких влажных
пятен.
Автор согласен с принципом проведения испытаний плоских
покрытий резервуаров для хранения питьевой воды до нанесе-
ния изоляции на плиту покрытия. Использовать изоляцию нуж-
но, но цель гидравлического испытания в таком случае будет
заключаться в обнаружении течи, которую следует заделать
до нанесения изоляции. При таких условиях влажные пятна
не считаются «течью».
Что касается влажных пятен, то все инженеры, имеющие
опыт строительства резервуаров, знают, что на нижней поверх-
ности плиты обычно собирается конденсат. Наличие таких пя-
тен может вызвать полемику. Поэтому до испытания необхо-
димо установить, есть ли конденсат на плите покрытия, но да-
же и в этом случае собравшаяся на крыше вода может вызвать
перепад температуры в плите, и если этот перепад оказывается
ниже точки росы, происходит конденсация.
Хотя испытание, несомненно, полезно, оно связано с рядом
трудностей, которые следует разрешать исходя из практи-
ческой целесообразности.
Для надземных сооружений, например водонапорных ба-
шен и плавательных бассейнов с ванной, расположенной выше
уровня грунта, в которых можно обследовать наружную по-
верхность стен и нижнюю плоскость перекрытия, обычное тре-
бование испытаний — максимальное падение уровня воды че-
рез 7 сут — можно заменить таким требованием, как отсутст-
вие видимых признаков течи.
Следует отметить, чтр рекомендации норм сформулированы
нечетко. После утверждения о том, что инженер должен прини-
5 Зак. 73
129
мать в расчет абсорбцию и испарение, в нормах ограничива-
ется суммарное понижение уровня поверхности воды. В оче-
редном параграфе говорится о том, что в открытых резервуарах
следует дополнительно учитывать испарение. Автор предпо-
читает избегать споров па месте работ и рекомендует вклю-
чить в методику испытаний требование о фактическом изме-
рении количества испарившейся воды из открытых и закры-
тых резервуаров.
Инженеры столичного управления водного хозяйства, бу-
дучи одними из самых опытных инженеров Великобритании,
пришли к выводу, что и в крытых рабочих резервуарах может
происходить значительное испарение.
Простым и эффективным методом такого измерения явля-
ется наполнение водой стального цилиндра (не доливая 50—
75 мм до верха) и закрепление его в резервуаре на период ис-
пытаний. Принято, что цилиндр абсолютно водонепроницаем,
и поэтому любое снижение в нем уровня воды происходит за
счет испарения.
Можно привести целый ряд теоретических аргументов и
доказать, что испарение из цилиндра отличается от испарения
воды с поверхности резервуара. Разница, безусловно, есть, но
она, вероятно, будет меньше, чем больше неточности, вытекаю-
щие из применения формул и введения коэффициентов, кото-
рые приходится оценивать .приближенно.
При заполнении сооружения водой в первый раз (обычно
во время гидравлических испытаний) уровень воды следует
повышать постепенно. Автор полагает, что скорость не долж-
на превышать 0,75 м за сутки. Так как глубина в большей
части сооружений такого типа не превышает 7 м, то его мож-
но заполнить за 10 сут.
Как только емкость будет заполнена до краев (что обычно
превышает верхний рабочий уровень), следует точно зафикси-
ровать уровень поверхности воды. Если требуется высокая сте-
пень точности, можно использовать крючковый измеритель глу-
бины воды. Если такой необходимости нет, то уровень можно
отметить на стене или на другом доступном месте емкости.
Снимать показания уровня следует ежедневно в одно и то
же время. Величина падения уровня должна уменьшаться с
каждым днем так, что в конце 7-суточного периода начально-
го «впитывания» зафиксированное понижение за сутки не долж-
но превышать 2 мм, которые обычно трудно измерить. В не-
которых случаях, особенно когда емкость сооружалась в сухую
погоду в течение длительного периода, для достижения ее от-
носительной устойчивости начальный период приходится
продлевать до 10 или 14 сут.
После этого следует начинать 7-суточное испытание, от-
мстив для начала уровень воды в емкости и стальном цилинд-
ре (последний применяют для определения потерь воды вслед-
130
ствие испарения). Проверять и регистрировать оба уровня ре-
комендуется каждый день в одно и то же время.
Если снижение уровня через недельный срок испытаний не
превышает величины, определенной в спецификации, и нет ни-
каких признаков протечки на открытых поверхностях, мож-
но считать, что сооружение выдержало испытания. Вопрос в
том, какова же эта величина в спецификации. Как уже гово-
рилось ранее, рекомендации норм сформулированы неточно.
Многие опытные инженеры|-гидротехники считают, что потери
воды (исключая испарение) должны быть значительно мень-
ше 12 мм. Поэтому более целесообразно установить эту вели-
чину без учета испарения и внести ее в спецификации. Полез-
но знать количество теряемой воды при понижении уровня на
10 мм. Оно равно 1 м3 (220 галлонов) на 100 м2 водной по-
верхности. Это немало. Фильтрация через волосные трещины и
слегка пористый бетон, безусловно, не приведет к таким по-
терям за одну неделю. Поэтому важно включить в специфи-
кацию требование о том, что на открытых поверхностях соору-
жения не должно быть никаких заметных признаков течи.
Тогда будет совершенно ясно, что все такие дефекты должны
исправляться по контракту без дополнительной оплаты. С
другой стороны, небольшие протечки (не более нескольких
галлонов в день) не будут причиной понижения уровня воды
в резервуаре на 20 мм и более за период 7 сут,
4.2. ОБНАРУЖЕНИЕ МЕСТ УТЕЧКИ ЖИДКОСТИ
Существенно важно обнаружить и определить местополо-
жение утечек в тех случаях, когда понижение уровня воды в
резервуаре превышает указанную в спецификациях величину.
Это нетрудно сделать в надземных сооружениях, но в емкостях,
лежащих на грунте или заглубленных в грунт, могут возник-
нуть значительные трудности в связи с тем, что обследование
нижней поверхности днища (а в некоторых случаях и нижней
части стен) не представляется возможным.
В своей книге «Плавательные бассейны» автор рекомендо-
вал затрачивать на дренаж несколько большие суммы, чем это
принято. Это даст возможность укладывать трубы дренажной
системы под плитой таким образом, что вся площадь делится
на несколько отдельных участков, как это показано на рис. 4.1.
Когда наружные стены окружены насыпью, в практике строи-
тельства принято устраивать по периметру сооружения дре-
нажную трубу ниже уровня экрана с тем, чтобы обеспечить
дренаж насыпи. Если эта труба по периметру отделена от под-
земной системы дренажа, то можно раздельно выявить протеч-
ки через стены и через плиту днища. Расчленением подземной
системы дренажа на блоки, каждый из которых имеет смот-
ровой колодец, можно установить контроль за протечками в
5-
131
системе, и поиск ограиичива-
ется группами отсеков (по-
рядка 6).
Как указывалось ранее,
наиболее вероятными места-
ми течи в плите днища явля-
ются швы, и их следует тща-
тельно обследовать. К сожа-
лению, опыт автора показы-
вает, что через швы может
просачиваться значительное
количество воды без каких-
либо заметных повреждений
их поверхности. Все это зву-
чит неутешительно, а ликви-
дация течи в плите может
оказаться длительной и доро-
гостоящей операцией. Груп-
па Научно-исследовательско-
го института атомной энер-
гии в Харуэлле, ведущая
изыскания в области гидро-
логии и отложения осадка в
прибрежной зоне, разработа-
ла методику обнаружения
места течи при помощи ра-
диоактивных индикаторов.
Группа выполняет работу си-
лами своих специалистов и несет ответственность за вы-
бор и применение индикаторов в каждом отдельном слу-
чае. Такая методика требует значительных затрат, но если все
точно подсчитать, то стандартный метод проб и ошибок мо-
жет оказаться еще дороже. Методика применения радиоактив-
ных индикаторов особенно эффективна, если отсутствует дре-
наж или нет доступа к дренажной системе.
При устройстве показанной на рис. 4.1 дренажной систе-
мы в дополнение к визуальному обследованию через люки
можно использовать красящие вещества, концентрированные
растворы солей и т. п. Однако не следует забывать, что кра-
сители, как и большинство других материалов, загрязняют по-
верхность бетона, а это имеет существенное значение, когда
на такое сооружение, как плавательный бассейн, уже нанесен
деюратнвный отделочный слой.
4.3. РЕМОНТНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
ПРИ УТЕЧКЕ ВОДЫ ИЗ СООРУЖЕНИИ
Водоудерживающие сооружения (резервуары, плаватель-
ные бассейны, отстойники для сточных вод н т. п.) обычно
132
проектируют и возводят в соответствии с нормами СР 2007
(ныне стандарт BS 5337). В одном из требований норм ука-
зано, что сооружение должно пройти испытания на водонепро-
ницаемость. Как уже указывалось, в полностью поднятых над
землей сооружениях, например в надземных плавательных
бассейнах и водонапорных башнях, легко обнаружить любую
течь. С другой стороны, обнаружить места течи в сооружени-
ях, лежащих на грунте или заглубленных в грунт, довольно
трудно. Гидравлическое испытание принято проводить до об-
ратной засыпки грунта вокруг стен; это дает возможность за-
метить любую утечку воды через стены. Но если максимальное
значение падения уровня воды превышено, а в стенах не
заметно никакой течи — значит, ее надо искать в днище или
подземной системе труб. Отыскать такую течь очень трудно.
Как правило, утечки происходят через трещины, пористый
или поврежденный раковинами бетона и дефекты, возникающие
при выполнении швов.
4.3.1. Заделка трещин
Известно (см. главу 3), что для успешной заделки трещины
прежде всего необходимо знать причину ее появления, а так-
же возможность деформации в будущем, которая вновь рас-
кроет трещину, если ее заделать жестким материалом.
В новых сооружениях трещины образуются чаще в стенах,
чем в плитах. Такие трещины, как правило, появляются в бе-
тоне в результате температурно(-усадочных напряжений в ран-
нем возрасте. Среди инженеров нет единого мнения о методе
заделки таких трещин и особенно о типе герметика: должен
ли материал быть жестким или эластичным.
Для сооружений, имеющих крышу и заглубленных в грунт
пли обнесенных земляной насыпью, при отсутствии подвижки
в фундаменте вероятность значительных деформаций во время
эксплуатации резервуара очень невелика. Поэтому в соору-
жениях такого типа трещины можно надежно заделывать на
конечном этапе строительства эпоксидными смолами и други-
ми аналогичными жесткими материалами. При наполнении
емкости водой трещины стремятся закрыться вследствие пере-
мещения влаги при увлажнении бетона. Таким образом, гер-
метик в трещине независимо от того, введен ли он был вруч-
ную или инъектирован, сжимается. Трещины остаются закры-
тыми, если емкость не держать длительное время пустой и не
допускать высыхания бетона.
Температурно-усадочные трещины проходят через стену или
плиту и поэтому образуют в конструкции ослабленные зоны.
Если трещины очень тонкие и полностью закрываются во вре-
мя испытаний вследствие отложения карбоната кальция (яв-
ление, известное иногда под названием «самозалечпванис»), их
133
следует заделывать способом, рассмотренным ниже. Хотя
эпоксидные смолы при отверждении становятся жесткими., в
настоящее время имеются особые сорта, которые обладают
определенной степенью упругости. Состав полиуретана можно
модифицировать так, что он будет очень эластичным. Однако
для резервуаров с питьевой водой герметик должен быть не-
токсичным, безвредным и биостойким. Большое содержание
битумных компаундов может в некоторых случаях придавать
воде привкус фенола.
Следует выбрать метод заделки трещин: инъектировать ли
раствор в трещины, как это указано в главе 3, или заполнять
и герметизировать их вручную? Последний метод кратко опи-
сан ниже.
1. Осторожно обстучите долотом трещину сверху вниз и
удалите весь слабый пористый бетон, образовавшийся по краям
этой трещины. Данная операция отличается от расшивки тре-
щин. По мнению автора, расшивать такие трещины нецеле-
сообразно.
2. Удалите слой цемента с поверхности бетона на 300 мм
по обе стороны от трещины. Это можно сделать с помощью
механических проволочных сеток, путем слабой обработки
пескоструйным аппаратом, напорной струей воды или зубат-
кой. Обработанную поверхность следует очистить от каменной
крошки и пыли.
3. Заполните кистью трещину и нанесите на подготовлен-
ную поверхность как минимум 3 слоя маловязкой эпоксидной
смолы. Состав смолы подбирают из условия сцепления с влаж-
ным бетоном. Рассмотренный метод графически представлен
на рис. 4.2.
Автор считает нецелесообразным заделывать трещины
посредством полос из готовых материалов, например из по-
лиэтилена, бутилкаучука или полиизобутилена, которые при-
крепляют к бетону адгезивом. Это объясняется тем, что адге-
зив примерно в течение 1 ч разрушается, ибо обе кромки по-
лосы постоянно погружены в воду.
Иногда возникает полемика по вопросу «самозалечпвания»
трещин в бетоне. Автору неизвестно авторитетное определение
этого термина, но, как правило, под ним подразумевают са-
мопроизвольное заполнение трещин. Это явление присуще толь-
ко очень тонким трещинам (менее 0,1 мм), в тех случаях кор-
да они в дальнейшем не раскрываются. Опыт автора показы-
вает, что «самозалечивание» происходит либо в пределах пер-
вой недели, либо не происходит вообще.
Бывают, однако, случаи, когда трещины вновь появляются
позднее во время эксплуатации конструкции. Это может про-
изойти при значительном падении температуры в конструкции,
в которой не были предусмотрены швы, обеспечивающие пол-
ную или частичную деформацию.' Температурно-усадочные
134
Рис. 4.2. Герметизация тре-
щин в железобетонной сте-
не или плите перекрытия
/ — трещина, заполненная
эпоксидной смолой; 2 — про-
никшая в трещину эпоксидная
смола*. 3 — покрытии из эпок-
сидной смолы
напряжения могут вновь раскрыть заделанные трещины в сте-
нах и плите, так как они являются ослабленными зонами конст-
рукции.
Примером сооружения такого типа может служить плава-
тельный бассейн. За период от 3 до 6 мес и более в году
температура воды в бассейне равна примерно 27°С, а темпе-
ратура воздуха в зале — примерно 29°С. Затем (обычно в се-
редине зимы) воду из бассейна сливают, чтобы провести пол-
ную очистку, профилактический осмотр и ремонт. Температура
сооружения может снизиться до 20—25°С. Это особенно ощу-
тимо в бассейнах, сооружениях выше уровня грунта, так как
площадь вокруг бассейна и под ним часто используется для
размещения стационарного оборудования, складских помеще-
ний и т. п. Поэтому когда бассейн опорожнен, пользуются бла-
гоприятной возможностью для профилактического осмотра и
ремонта установок и оборудования.
Существенно важно обеспечить определенную упругость ма-
териала для заделки трещин наряду с полной водонепрони-
цаемостью, а задача эта трудная. Если ожидаемая деформа-
ция в зрне трещины очень мала, то наряду о другими средст-
вами для обеспечения некоторой степени упругости можно ис-
пользовать специально подобранную эпоксидную смолу. Осо-
бенно это целесообразно при наличии нескольких параллель-
ных друг другу трещин, когда можно допустить, что общая
деформация распределится на две-три трещины вместо одной.
В таком случае, т. е. в случае использования эластичной эпок-
135
2
Рис. 4.3. Вариант гермети-
зации трещины в железо-
бетонной стене
1 — трещина;
кладка нз
3 — покрытие
смолы
2— полосовая ма-
полппзобутилепа;
пз эпоксидной
ширину и
глубину по
20 мм. Затем канавку тщательно заполняют согласно инструк-
циям поставщика смолы.
Вариантом решения может быть инъектирование трещин
маловязкой смолой низким модулем упругости (см. главу 3).
Заделка трещин в конструкции полуупругими материалами ни-
коим образом не разрешает проблему возможного растрески-
вания таких жестких материалов, как керамическая плитка
или защитный химически стойкий слой раствора, которые мож-
но наносить на конструкцию впоследствии. Если де [юрмация
будет превышать значения, воспринимаемые эластичной эпок-
сидной смолой, следует принимать другое решение. Все детали
проведения таких ремонтных работ необходимо тщательно про-
думывать. Ниже рассматривается одно из решений, но его не
следует считать универсальным. Последовательность проведе!-
ния работ такова.
1. В бетоне на всю высоту стены устраивают канавку с
таким расчетом, чтобы трещина находилась в пределах выруб-
ленного сечения. Глубина канавки — не более 5 мм. Стороны
канавкн следует прорезать пилой, а всю поверхность зачис-
тить карборундовым шлифовальным кругом. После этого ка-
навку очищают от каменной крошки л пыли.
2. В трещину инъектируется маловязкая эластичная эпок-
сидная смола, обеспечивающая хорошее сцепление с влажным
бетоном. Инъектирование следует проводить весьма тщатель-
но. Если ожидаемое раскрытие трещины может превысить ве-
личину безопасного удлинения смолы, то инъектирование луч-
ше не применять совсем. Это обусловлено тем, что при проч-
ном сцеплении смолы с бетоном при появлении растягивающих
напряжений вдоль трещины в бетоне вблизи старой трещины,
как правило, параллельно ей может образоваться новая.
3. Канавки облицовывают полпизобутиленом. Полиизобу-
тилен накладывается и на лицевую поверхность бетона с каж-
дой стороны канавки как минимум на расстоянии 75 мм в каж-
дую сторону (рис. 4.3). Полиизобутилен толщиной не менее
1 мм прикрепляется к бетону влагостойким адгезивом.
Если стены подлежат оштукатуриванию или на них нано-
сится какой-либо другой отделочный слой, например из кера-
мической плитки, тогда решение будет несколько отличаться
от рассмотренного (рис. 4.4). Следует учитывать, что трещина
136
Рис. 4.4. Способ герметиза-
ции трещины в железобе-
тонной стене, облицован;
ной керамической плиткой
1 — полоса полипзобутилеиа;
2 — полиуретан; 3— инертпып
заполнитель; 4 — сетка из
оцинкованной стал»; 5 вы-
распивающий слой раствора,
5 __ слой раствора под плит-
ку- 7 — керамическая плитка;
8 — температурный шов: 5
покрытие из эпокси дном смолы
в стене не будет совпадать со швом между керамическими
плитками, поэтому нельзя дать полной гарантии, что в буду-
щем в штукатурке пли других отделочных материалах не бу-
дут образовываться трещины. На рис. 4.3 и 4.4 показано по-
лимерное покрытие на трещине на наружной поверхности сте-
ны. Совершенно очевидно, что наносить его можно только, ес-
ли есть доступ к наружной поверхности. Для такого покрытия
автор предпочитает использовать жесткую смолу, ибо в слу-
чае ее разрушения будет ясно, что трещина раскрывается, и
персонал, осуществляющий надзор, должен сделать из этого
соответствующие выводы.
4.3.2. Ремонт пористого бетона
и бетона с раковинами
Прежде всего необходимо решить, следует ли для обеспе-
чения водонепроницаемости и защиты арматуры удалить весь
поврежденный бетон и заменить его новым, либо достаточно
заделки цементньш раствором под давлением или уплотнения
поверхности. Автору неизвестны правила для принятия такого
решения, но есть ряд практических соображений, которые не;-
обходимо учитывать.
I. Прежде всего следует по возможности точно установить
площадь и глубину поврежденного бетона. Это 'легко сделать
с помощью ультразвука. Вариантом решения может быть взя-
тие кернов, но это дорогая и трудоемкая операция, не говоря
уже о том, что она вызывает повреждения бетона. Кроме то-
го, можно взять лишь несколько кернов, а ультразвук позволя-
ет обследовать множество точек.
2. В. случае удаления поврежденного бетона его необходи-
мо заменять новым, при этом следует тщательно продумать,
как обеспечить тщательное его уплотнение и сцепление со ста-
рым. Добиться этого в вертикальных элементах довольно
сложно. Например, если стеновую панель нужно разобрать, а
в швах между панелями имеются прокладки для гидроизоля-
137
ции, то та часть их, которая находится в разбираемой панели,
будет, вероятно, сильно повреждена. Как ее исправлять в та-
ком случае? Ответ, что это дело подрядчика, отнюдь не помо-
гает решить эту актуальную практическую проблему. Неко-
торые соображения по этому вопросу будут изложены в раз1-
деле, посвященном ремонту швов.
Удаление поврежденного бетона
Если в результате тщательного обследования принято ре-
шение удалить поврежденный бетон, нужно определить мето-
ды осуществления этой операции и укладки новой смеси. Важ-
но установить, какой материал следует применить. Существует
несколько вариантов: бетон такого же состава, как в конст-
рукции, или мелкозернистый бетон с размером крупного за-
полнителя 10 мм; цементно-песчаный раствор, наносимый вруч-
ную или пневматическим способом; полимерраствор.
а) Восстановление с помощью бетонной смеси. Если при-
нято решение удалить поврежденный бетон, надо выбрать наи-
более эффективный для данного случая метод. Как правило,
удалить целую панель проще, чем ее часть, но как уже упо-
миналось ранее, профили для гидроизоляции могут усложнить
работы.
Обычно водоудерживающие сооружения довольно массив-
ны, п вибрация при использовании пневматических инструмен-
тов не вызывает в них никаких повреждений. Если по тем или
иным соображениям вибрацию нужно уменьшить или исклю-
чить вообще, целесообразно применить напорную струю воды
и удалять бетон по частям. Обнаженную арматуру срезают
ацетиленовой горелкой. Еще одним преимуществом использо-
вания напорной струи воды является высокое качество поверх-
ности бетона, обеспечивающее хорошее сцепление с новым
бетоном без всякой дополнительной обработки. В случае при-
менения отбойных инструментов приходится до укладки ново-
го бетона очищать поверхность старого от каменной крошки
и пыли.
Новая бетонная смесь должна быть более жирной, чем ста-
рая. Следует обратить особое внимание на то, чтобы смесь
была удобоукладываемой и облегчала трудный в данном слу-
чае процесс уплотнения. На рис. 4.5 показаны схемы ремонта
стены. Прежде всего необходимо обеспечить максимальное
уплотнение бетона. Вследствие специфики проведения работ
это может оказаться весьма трудным, и здесь большую по-
мощь может оказать использование одного из новых суперплас-
тификаторов. Информация по этому вопросу приведена в гла-
ве 1.
Помимо проблемы уплотнения существует проблема обес-
печения водонепроницаемого шва между старым и новым бе-
тоном. Это приобретает еще большее значение, если старый
138
Рис. 4.5. Ремонт участков
бетона с раковинами и по-
рами в стенах и колоннах
бетон удаляется по всей толщине стены. Очень важно тща-
тельно очистить поверхность старого бетона. Хотя слой це!-
мснтного раствора, нанесенный кистью на его поверхность
непосредственно перед укладкой нового бетона, помогает обес-
печивать хорошее сцепление, очень важно, чтобы бетон укла-
дывался сразу же после нанесения раствора. Если это невоз-
можно, слой раствора лучше не наносить. В случае примене-
ния раствора рекомендуется следующий состав: 2 ч. обыкно-
венного портландцемента на 1 ч. бутадиен,-стирольного латек-
са по массе. Если используется заполнитель диаметром до
10 мм, содержание песка следует увеличить до 45—50% при
соответствующем повышении расхода цемента. Свежеуложен-
иую бетонную смесь выдерживают обычным способом не ме-
нее 4 сут.
Шов по периметру между старым и свежеуложенным бето-
ном следует заделывать по возможности перед сдачей работ
13Э
или проведением испытаний. Поверхность свежеуложенного,
а также старого бетона на ширину 150 мм следует обработать
проволочной щеткой с целью удаления рыхлого цементного
молока, а затем очистить щеткой от пыли и других загрязне-
ний. Для заделки шва можно использовать упомянутый
цементпо-латексный раствор (2:1), эпоксидную смолу или по-
лиуретан. Как минимум требуется два слоя. Материал нано-
сят кистью, причем второй слой под прямым углом к перво-
му. В случае ремонта резервуаров для питьевой воды полимер
должен быть нетоксичным и безвредным.
б) Восстановление с помощью цементно-песчаного раствора.
Применение цементно-песчаного раствора часто является це-
лесообразным и удовлетворительным решением при восстанов-
лении небольших и в особенности неглубоких участков. Рых-
лый бетон удаляется, как указано в п. «а», и выемка тщатель-
но заполняется раствором. Для уменьшения усадки при высы-
хании водоцементное отношение раствора должно быть по воз-
можности низким. Консистенция раствора зависит от конкрет-
ных условий. В некоторых случаях можно использовать и уп-
лотнять вручную или с помощью пневматических инструментов
очень сухую смесь. Таким способом восстанавливают бетон с
раковинами в шве экрана в основании стены. Обычный раствор,
наносимый вручную, как правило, имеет следующий со-
став: примерно 1 ч. обыкновенного или быстротвердеющего
портландцемента на 3 ч. хорошего песка с зерновым составом
в соответствии с табл. 2 Британского стандарта BS 1199, зона
2. В качестве затворителя автор рекомендует использовать бу-
тадиен’-стирольный латекс и добавлять воду лишь для обес-
печения необходимой удобоукладываемостн. Латекс улучша-
ет сцепление со старым бетоном и уменьшает водопроницае-
мость и усадку. Следует принимать целесообразные и эффек-
тивные меры по обеспечению правильного режима выдержи-
вания раствора на восстановительных участках. В случае ис-
пользования эмульсии на основе бутадиен-стирольного каучу-
ка начало работ по уходу обычно отодвигается на 12—14 ч
или проводится в соответствии с инструкциями поставщиков.
Для больших площадей, особенно для участков с относитель-
но небольшой глубиной (до 100 мм), более целесообразно на-
носить раствор пневматическими инструментами, так как в этом
случае раствор уплотняется лучше и, следовательно, становит-
ся более водонепроницаемым. Торкрет-бетон по праву являет-
ся строительным материалом. Использование его для ремонт-
ных работ подробно рассмотрено в главе 3. Обычный состав
смеси: 1 ч. обыкновенного портландцемента на 3 ч. песка для
бетона с хорошим зерновым составом и водоцементным отно-
шением примерно 0,35. Прочность такого раствора на сжатие
может превышать 50 МПа. Само собой разумеется, что торк-
рет-бетон целесообразно применять лишь при больших обье-
140
мах ремонтных работ, когда экономически оправдана достав-
ка оборудования на строительную площадку.
При нанесении раствора вручную (и в меньшей степени
при торкретировании) по периметру отремонтированного участ-
ка может появиться волосная трещина. Такую трещину за-
полняют новым раствором, нанося его кистью из жесткой ще-
тины, а окружающий бетон обрабатывают проволочной щет-
кой, чтобы удалить относительно рыхлый поверхностный слой.
Такую обработку поверхности следует проводить на ширину
150 мм с каждой стороны границы между старым и свежеуло-
женным бетоном в возможно более поздний срок в процессе
производства работ. Состав раствора: 2 ч. обыкновенного порт-
ландцемента на 1 ч. бутадиен’-стирольного латекса по массе.
Недавно появилась новая неопреновая накладка-швеллер-
ного сечения, в значительной степени упрощающая во многих
случаях ремонтные работы.
в) Восстановление с помощью раствора на эпоксидной смо-
ле. Раствор на эпоксидной смоле обычно состоит из смолы,
отвердителя и мелкого кварцевого песка. Состав смолы под-
бирается исходя из условий его будущей эксплуатации. Общие
сведения об эпоксидных смолах читатель может найти в гла-
ве 1. Очень важно обеспечить прочное сцепление бетона со
смолой, если известно, что он сырой и ремонт должен прово-
диться снаружи здания.
Растворы на эпоксидной смоле очень дороги по сравнению
с цементно-песчаными растворами, поэтому их применение оп-
равдано лишь в особых случаях. Кроме того, цвет такого
раствора будет значительно отличаться от цвета бетона. Если
растворы на эпоксидной смоле наносят на вертикальную по-
верхность, то толщина каждого'.слоя не должна превышать 5 мм
Это объясняется тем, что полпмерраствор обладает гораздо
меньшей способностью к сцеплению, чем цементио-песчаный
раствор.
Смола, применяемая при ремонте резервуаров для питьевой
воды, должна быть нетоксичной, безвредной и бностойкой.
Уплотнение поверхности бетона с раковинами
В некоторых случаях считают, что удалять поврежденный
бетон не обязательно или нецелесообразно, и тогда вместо
процесса нагнетания цементного раствора под давлением или в
дополнение к нему можно обработать поверхность поврежден-
ного ^участка.
Слой смолы соответствующего состава целесообразно на-
носить лишь тогда, когда поверхность бетона достаточно проч-
на и раковины находятся не на поверхности. Иногда о при-
сутствии раковин внутри бетона свидетельствуют некоторые
поверхностные дефекты, но установить подлинный объем пор.
141
и раковин можно лишь при обследовании ультразвуком или
взятии кернов.
Автор полагает, что самым основательным доводом против
использования покрывающего слоя из смолы является необхо-
димость его периодической замены. Однако это в полной ме-
ре относится п к антикоррозионной защите черных металлов
и герметикам, применяемым в стыках. Большое преимущество
этого метода заключается в том, что все операции (подготов-
ка поверхности и нанесение покрытия) доступны визуальному
наблюдению и обследованию, в то время как процесс нагне-
тания цементного раствора под давлением в какой-то мере осу-
ществляется бесконтрольно. Поверхность бетона следует об-
работать, т. е. удалить с иее цементное молоко и слегка обна-
жить крупный заполнитель. Максимальная глубина обнажения
заполнителя — 3 мм, но.в большинстве случаев бывает доста-
точно и 1 мм.
Состав смолы рекомендуется обычно подбирать так, чтобы
она обладала способностью сцепления с влажным бетоном и,
безусловно, достаточной долговечностью во время эксплуата-
ции конструкции. Обычно используют эпоксидные смолы и по-
лиуретаны, а иногда их комбинации.
Вначале рекомендуется наносить маловязкую грунтовку, а
на нее последовательно слоп смолы при общей толщине покры-
тия не менее 0,75 мм. Поверхность бетона следует обрабаты-
вать и за пределами установленных границ поврежденного
участка на ширину не менее 300 мм.
В резервуарах для питьевой воды все материалы для ре-
монтно-восстановительных работ должны быть нетоксичными,
безвредными и бпостойкими.
Нагнетание в бетон с раковинами
цементного раствора под давлением
Когда в стене или плите появляется утечка воды, обуслов-
ленная наличием раковин и открытых пор на поверхности бе-
тона. дефект часто можно устранить, нагнетая цементный
раствор под давлением (рис. 4.6).
Для раствора обычно используют портландцемент с какой-
нибудь добавкой (в большинстве случаев это зола-унос).
Иногда применяют безусадочный цементный раствор. Часто он
поступает в виде сухой смеси, к которой добавляется вода. Су-
ществует еще один метод, при котором в воду для затворения
вводят специальную добавку. Согласно заявлениям изготови-
телей такая добавка уменьшает или даже исключает усадку.
Лучшим решением, по мнению автора, является комбина-
ция процесса нагнетания цементного раствора под давлением
с уплотнением поверхности. Уплотнение поверхности старых
конструкции возможно, как правило, только па одной стороне
142
Рис. 4.6. Инъектирование цементно-
го раствора под давлением в бетон-
ное основание виадука, облицован-
ного кирпичом («Коленбранд Лими-
тед»)
поврежденного бетона, вслед-
ствие того, что другая сторо-
на недоступна для работ.
Методика проведения таких
работ более подробно рас-
смотрена в разделе 4.4 дан-
ной главы.
4.3.3. Ремонт поврежденных
стыков
Опыт автора показывает,
что главной причиной течи в
сооружениях для воды или
подвалах являются некачест-
венные стыки. Любые стыки
в подобных сооружениях не-
избежно приводят к непри-
ятным. последствиям. Невоз-
можно возвести сооружение
для хранения жидкости без
стыков. Стыки должны быть
правильно размещены и со-
ответствующим образом скон-
струированы. К сожалению,
некоторые проектировщики
оставляют решение стыков на
усмотрение подрядчика, а в
случае появления утеч -к
предъявляют к нему претензии.
Такой подход находится в противоречии с требованиями
соответствующих разделов норм СР 2007 (в настоящее время
BS 5337). Нормы четко указывают, что назначение мест рас-
положения и конструирование стыков составляют ответствен-
ную часть проекта и относятся к компетенции инженера. Не-
обходимо предусматривать, конструировать и рассчитывать
стыки, допускающие температурные перемещения, если инже-
нер не нашел иного решения для предотвращения трещин при
температурных деформациях. Этой важной проблеме посвяще-
ны многочисленные публикации, и читатель может обратить-
ся к библиографии в конце настоящей главы.
В практике строительства принято (хотя некоторые инже-
неры с этим не согласны) предусматривать установку профиль-
ных вкладышей в стыках для гидроизоляции. В стенах и пли-
тах последние обычно выполняются в виде стопорных отливов
(см. рис. 4.7). Кроме того, со стороны стыка, обращенного к
жидкости, устраивают скрытый паз, который заполняют гер-
метиком. Тем не меиее водонепроницаемость стыков, которые
считаются монолитными, по мнению ряда инженеров, обеспе-
чивается сцеплением между старым и новым бетоном.
143
Несмотря на указанные трудоемкие и дорогостоящие меры
предосторожности, в стыках часто наблюдаются протечки, В
стенах н плитах течь легко обнаруживается визуально; одна-
ко когда плиты расположены на грунте, место течи установить
очень трудно. Большинство таких сооружении имеет систему
дренажа. Если она запроектирована с учетом возможности конт-
роля (каждая секция дренажной системы связана с опреде-
ленной площадью перекрытия), то места протечки обнаружи-
ваются значительно легче. Но даже при этом площадь, на ко-
торой возможны протечки, очень велика. После того как уста-
новлено, что фильтрация происходит через плиту, в большин-
стве случаев можно с уверенностью сказать, что причиной это-
го являются стыки. Поток воды через дренажные трубы сле-
дует тщательно контролировать по мере затопления каждого
отдельного отрезка стыка. Это кропотливая и трудная работа,
требующая терпения и осторожности. Иногда полезно просмат-
ривать ежедневные сводки инженера-производителя работ, что-
бы обнаружить сбои или неполадки в процессе производства
работ, которые могли быть вызваны недостаточным уплотне-
нием бетона вокруг профиля для гидроизоляции или его де-
формацией в процессе бетонирования. В одной книге рассмот-
реть все повреждения, которые могут произойти в стыке, не
представляется возможным. Для иллюстрации важных, по мне-
нию автора, принципов в качестве примера будет рассмотрен
один типовой случай.
После того как отстойник для сточных вод не выдержал
гидравлических испытаний, было проведено длительное обсле-
дование сооружения, в результате которого выявилась следу-
ющая картина (рис. 4.7). Путем высверливания отверстий ря-
дом со стыком было определено местоположение деформиро-
ванного профиля, примененного для гидроизоляции. В точках
С и D, где деформированный профиль CD соединялся с про-
филями EF — СК и DJ—GH, были сварные соединения. Точ-
ки Т\ и Т2 — места двух высверленных отверстий, посредством
которых было определено местоположение деформированного
профиля для гидроизоляции.
Возникающие проблемы и связанные с ними выводы моле-
но сформулировать следующим образом.
1. Так как вода протекала через стык, очевидно, что ни гер-
метик, ни профиль, примененный для гидроизоляции, не отве-
чали требованиям. Удалить герметик (резинобитум в данном
случае) и заменить его новым относительно нетрудно. Это мог-
ло остановить течь.
2. Однако было известно, что герметики, в частности рези-
иобнтумы п полисульфиды, — материал недолговечный. Неоп-
рен более долговечен, но со временем он тоже разрушается.
Как только начинается разрушение или потеря сцепления со
стенками паза для герметика, происходит утечка, потому что
144
Рис. 4.7. Последователь-
ность выполнения ремонта
поврежденного стыка в
плите днища
а “ сечснне X — X; б — план
днища; / — железобетонная
плита; 2— плита А\ 3 — плита
Д; 4 — фактическое положение
профиля для гидроизоляции;
Б — монолитный бетон
л-л
профиль для гидроизоляции в какой-то мере поврежден. Про-
филь был запроектирован как дополнительное предохранитель-
ное устройство, ко вследствие недобросовестного выполнения
работы подрядчиком он больше не выполнял своей функции.
3. График выполнения работ по подряду запаздывал, а
отстойник был срочно нужен. Подрядчик взял на себя ответ-
ственность за проведение ремонтных работ.
Нужно было разработать целесообразный и достаточно на-
дежный метод ремонта.
Одно из решений сводилось к вырубке полосы бетона ши-
риной около 1 м параллельно стыку CD, другое — к полному
удалению панели 2 и 3, но здесь сразу возникал вопрос о том,
как поступать с профилями для гидроизоляции в стыках EG,
FH, EF и GH. Можно было также попытаться уплотнить пов-
режденный бетон вокруг профиля для гидроизоляции в пане-
ли 3 (см. рис. 4.7) путем инъекции цементного раствора под
давлением. Однако от .этого метода пришлось отказаться, так
145
как в этом случае можно было зацементировать часть дрена-
жа под плитой днища.
Предложения автора изложены ниже. Они основаны на
принципе удаления минимально возможного объема бетона.
1. Старый герметик рекомедуется удалить, а паз под гер-
метик углубить примерно па 15 мм.
2. Обе стороны паза должны быть образованы заново. Сна-
чала паз расширяется с помощью пилы, а затем его боковые
поверхности выравниваются с помощью раствора иа эпоксид-
ной смоле.
3. После тщательной очистки вновь образованного паза его
заполняют эпоксидной смолой, отверждающейся в естествен-
ных условиях, на глубину примерно 15 мм. Она должна хоро-
шо сцепляться с влажным бетоном по стенкам паза и быть
маловязкой, эластичной. Необходимость создания этого под-
стилающего слоя смолы обусловливается тем, что верхний гер-
метик, рассмотренный в п. 4, не будет иметь сцепления с су-
ществующими герметиками на соседних участках стыков.
4. После завершения работ по п. 3 в паз с подстилающим
слоем из эпоксидной смолы вводят полосовой элемент из по-
ристого неопрена. Он должен иметь сцепление е бетоном по
боковым сторонам паза, которое обеспечивается с помощью со-
ответствующей грунтовки. Вместе с тем он не имеет сцепления
с подстилающим эпоксидным слоем.
5. Поверхность бетона шириной около 600 мм с обеих сто-
рон стыка на всю его длину обрабатывают механическим
скребком, пескоструйным аппаратом или напорной струей во-
ды, чтобы обнажить крупный заполнитель на глубину пример-
но 5 мм.
6. На подготовленную поверхность бетона укладывают слой
раствора на эпоксидной смоле толщиной не менее 5 мм, при-
чем состав смолы подбирают специально для создания сцеп-
ления с влажным бетоном.
Эти работы были завершены за пять рабочих дней вместо
трех недель как минимум при любом другом решении и при
этом течи не наблюдалось. Важно также, что удалось избе-
жать создания дополнительных стыков, которые являются ис-
точником возможных протечек.
4.3.4. Капитальный ремонт
и облицовка резервуаров
Хотя защита бетона от химической агрессии рассматривает-
ся в главе 6, встречаются случаи слабого химического воздей-
ствия на бетон резервуаров, обусловленного агрессивными свой-
ствами сырой и частично очищенной воды. Особенно часто это
происходит в случае поступления воды из горных источников.
Такая вода имеет следующие характеристики: небольшое
общее количество сухого остатка, незначительная жесткость,
146
присутствие в растворе двуокиси углерода (агрессивного или
свободного СО2), низкое значение pH, слабые щелочные свой-
ства, содержание в растворе органических и других кислот.
Иногда присутствует серная кислота, образованная вслед-
ствие распада соединений серы в торфяниках и болотистых
грунтах под действием бактерий. Наличие серной или других
кислот значительно увеличивает степень химической агрессии.
Значение pH часто находится в пределах 4—6,5. В некоторых
районах Великобритании величина pH значительно снижается
после сильных дождей.
Несмотря на то, что во многих случаях сырую воду при-
нято очищать до поступления в резервуар фильтрованием че-
рез известняковую крошку пли введением в иее извести, при
быстром изменении концентрации кислоты в воде не всегда
удается достигнуть желаемой корректировки величины pH.
Все эти факты следует учитывать при оценке любых фак-
тических повреждений и выборе метода ремонта.
Восстановление протравленных поверхностей
Агрессивное воздействие мягкой довольно кислой воды про-
является в виде протравливания поверхности бетона. По сути,
агрессия представляет собой химическую реакцию между кис-
лотой в растворе и щелочью в цементном камне, а также кар-
бонатами (если они имеются) в заполнителе. Такой тип агрес-
сии подробно рассмотрен в главе 6.
Глубина коррозии бывает различной. Иногда это лишь не-
значительное обнажение крупного заполнителя, но если качест-
во бетона низкое, а в воде содержится высокий процент сво-
бодного (агрессивного) СО2, агрессия может быть весьма ин-
тенсивной.
Если разрушение произошло лишь на поверхности бетона и
значительной коррозии арматуры не наблюдается, можно про-
водить следующие мероприятия, причем выбор метода ремон-
та зависит от обстоятельств в каждом конкретном случае.
1. Поверхность бетона следует обработать проволочной щет-
кой или напорной струей воды так, чтобы получить чистое проч-
ное основание, на которое наносится новый покрывающий слой.
Тщательная подготовка поверхности имеет большое значение
для обеспечения максимального сцепления.
2. На подготовленную поверхность бетона кистью наносят
два толстых слоя цементного раствора. Состав раствора: 2 ч.
обыкновенного портландцемента и 1 ч. бутадиен-стирольного
латекса, по массе. Первый слой следует хорошо уплотнить
кистью, а второй слой нанести под прямым углом к' первому.
Второй вариант: на подготовленную поверхность бетона нано-
сят два слоя эпоксидной или полиуретановой смолы толщиной
не менее 0,3 мм. Для резервуаров с питьевой водой применять
147
полиуретан не рекомендуется, так как покрытие должно быть
нетоксичным, безвредным и биостойким. Третий вариант: в
случае сильной агрессии и проникания воды до арматуры, при-
водящих к определенной степени коррозии, целесообразно на-
носить слои торкрет-бетона толщиной 50 мм, армированный
тонкой сеткой. Подробная информация о торкрст’-бетопе при-
ведена ниже.
Для такой защиты раньше применяли битумные компози-
ции, но они оказались недолговечными. Битумные композиции
плохо сцепляются с влажным бетоном, а некоторые из них
придают воде привкус фенола.
Сплошная облицовка поврежденных поверхностей
Иногда возникают ситуации, особенно в водонапорных баш-
нях и других приподнятых над уровнем земли сооружениях,
когда для обеспечения требуемой степени герметизации необ-
ходима сплошная облицовка. Есть два основных варианта вы-
полнения сплошной облицовки: из материалов, наносимых по
месту, и предварительно изготовленных рулонных материалов.
Материалы, наносимые по месту. Это — асфальтовые мас-
тики, битумные покрытия, цементный раствор, состоящий из
обыкновенного портландцемента и бутадиен-стирольного ла-
текса, эпоксидные и полиуретановые смолы, торкрет-бетон.
Как уже упоминалось ранее, для резервуаров с питьевой во-
дой покрытие должно быть нетоксичным и безвредным.
Правильная подготовка бетонного основания является важ-
ным фактором при нанесении покрытий. По мнению автора, от-
ветственность за все работы (подготовка поверхности бетона,
поставка и нанесение покрытия) должна быть возложена на
поставщика материала.
До появления таких товарных органических полимеров
(продуктов нефтехимической промышленности), как эпойсид-
ные смолы и полиуретаны, водонепроницаемость бетона обеспе-
чивалась сплошным покрытием пола и стен сооружения ас-
фальтовой мастикой или двумя слоями и более битумной
эмульсии.
а) Асфальтовая мастика. Асфальтовая мастика имеет су-
щественный недостаток, поскольку при ее применении требует-
ся устройство защитной самонесущей стенки со стороны соору-
жения, обращенной к воде. Поэтому мы ограничимся лишь
кратким ее описанием.
В настоящее время применение асфальтовой мастики для
сплошной гидроизоляции регламентируется двумя Британски-
ми стандартами: BS 1097 «Известняковые заполнители» и
BS 1418 «Заполнитель из природного битума». Специальные
нормы по применению асфальтовой мастики для гидроизоля-
148
цпи емкостей для воды отсутствуют. Однако считают возмож-
ным использовать соответствующие разделы норм СР 102 «За-
щита зданий от грунтовых вод».
Для успешного применения асфальтовой мастики необхо-
димы следующие условия.
1. Как на горизонтальных, так и па вертикальных поверх-
ностях мастику следует закреплять защитным слоем, чтобы ис-
ключить ее сдвиг под гидростатическим давлением.
2. Покрытие из асфальтовой мастики должно быть сплош-
ным.
3. Покрытие из асфальтовой мастики толщиной не менее
30 мм следует наносить на горизонтальные поверхности (по-
лы) в три слоя. Минимальная толщина покрытия на верти-
кальных и наклонных поверхностях (нанесенного также в три
слоя) — 20 мм.
4. Необходимо обеспечить максимально возможное сцепле-
ние между бетонным основанием и асфальтовой мастикой. Это
можно сделать путем удаления с поверхности цементного мо-
лока одним из обычных методов с последующей очисткой по-
верхности от грязи и каменной крошки.
5. Горизонтальный защитный слой выполняют обычно в ви-
де цементно-песчаной стяжки толщиной 50 мм. Защита мас-
тики на вертикальных поверхностях может быть обеспечена с
помощью бетонных камней или глиняного кирпича, установлен-
ных на расстоянии 40 мм от поверхности мастики. Затем этот
зазор тщательно заполняют раствором после каждого ряда
кладки в процессе производства работ.
б) Битум и битумная эмульсия. При использовании мате-
риалов на основе бетона в резервуарах для питьевой воды тре-
буется нетоксичный, отвечающий санитарным требованиям
сорт. Давно известно, что вода в резервуарах, покрытых биту-
мом, имеет привкус фенола.
Опыт автора показывает, что покрытия этого типа недоста-
точно эффективны при длительной эксплуатации, но они обла-
дают двумя преимуществами: требуют низких начальных зат-
рат и легко наносятся. Поэтому битум целесообразно исполь-
зовать для временных ремонтных работ.
Поверхность бетона следует очистить от грязи и рыхлого
цементного молока, а также высушить. Материал лучше все-
го наносить кистью не менее чем в два слоя. Второй слой на-
носят перпендикулярно к первому с целью заполнения всех
пустот.
в) Раствор на основе латекса: полимерные эмульсии и порт-
ландцемент. Обработка пола и стен емкостей для воды раство-
ром, состоящим из 2 ч. портландцемента и 1 ч. эмульсии на ос-
нове бутадиенстирольного каучука (по массе) может дать по-
ложительные результаты при герметизации поверхности плот-
ного бетона и при небольшом давлении. Нс существует точных
149
оценок для максимального допускаемого напора воды. Тем не
менее автор не поручился бы за надежность использования это-
го материала при напоре воды более 1,5 м.
Как и битум, он легко наносится п является относительно
дешевым по сравнению с более сложными покрытиями. Если
учитывать указанные выше ограничения, то с помощью этого
раствора можно получить рациональное решение при незначи-
тельной утечке воды из небольших емкостей и лотков. Сущест-
вует много патентованных латексов, предлагаемых потребите-
лю. Рассмотрим в качестве примера латекс 29Y40, изготавли-
ваемый фирмой «Ревертекс Лимитед» и продаваемый различ-
ными фирмами под патентованными названиями. Правила ис-
пользования этого латекса: состав смеси — 2 кг обыкновенно-
го портландцемента на 1 кг латекса; расход раствора — 4 л на
5 м2 поверхности при нанесении в два слоя; поверхность бето-
на необходимо очистить от грязи и рыхлого цементного моло-
ка; каждый слой должен хорошо уплотняться кистью и высы-
хать до нанесения следующего слоя (второй слой наносят пер-
пендикулярно первому).
Можно также применять эмульсии акрилатной смолы, но
они дороже. Кроме рассмотренных выше основных эмульсий
имеется много других патентованных материалов. По мнению
автора нанлучшие результаты достигаются при использовании
продукции фирм, которые поставляют материалы для покры-
тий п выполняют работы по их нанесению.
г) Покрытия из эпоксидных и полиуретановых смол. В ос-
новном эти материалы представляют собой органические поли-
меры. Подбором состава можно изменять в широком диапазо-
не такие свойства покрытий, как устойчивость против химиче-
ской агрессии, прочность сцепления, модуль упругости, вяз-
кость, время схватывания и отверждения, способность отверж-
даться в очень влажных условиях, в том числе п под водой,
прочность на истирание и цвет.
Заказчик (или инженер-консультант) обязан по возможно-
сти точно охарактеризовать условия эксплуатации покрытия.
Если покрытие должно обладать значительной степенью эла-
стичности, то это следует сформулировать как можно точнее.
Следует избегать таких выражений, как «покрытие должно за-
крывать волосные трещины», потому что общепринятого значе-
ния для ширины волосной трещины не установлено. Для по-
крытия общей толщиной 0,3 мм при ширине раскрытия трещи-
ны до 0,6 мм требуется удлинение на 200%.
Этот тип покрытия будет очень хорошо сцепляться с чистым
качественным бетоном, а сцепление — важный фактор для
обеспечения длительной эксплуатации покрытия. При повреж-
дении покрытия, как правило, нарушается его сцепление на
границе с бетонным основанием. Существенное значение при
нанесении покрытия имеет тщательная очистка поверхности бе-
150
тона от рыхлого цементного молока и любого загрязнения, на-
пример нефти и пр. Весьма целесообразно возлагать всю от-
ветственность па одну фирму и поручать ей подготовку поверх-
ности бетона, подбор состава, поставку и нанесение покрытия.
Рис. 4.8 иллюстрирует нанесение полиуретанового покрытия в
отстойнике для сточных вод.
При па несении покрывающего слоя на вес сооружение для
хранения жидкости рекомендуемая минимальная толщина со-
ставляет 0,5 мм (обычно это три слоя). Смолу можно наносить
щеткой или безвоздушным распылением. При правильном вы-
полнении работ это обеспечивает сплошное очень прочное по-
крытие.
Так как для такого покрытия требуется сцепление с осно-
ванием, лимитирующим фактором может оказаться качество
бетона. При пористом бетоне небольшой прочности долговеч-
ность покрытия может быть незначительной просто потому, что
бетон недостаточно прочен для удерживания покрытия в тре-
буемом положении. Наплучшее решение в таком случае дает
использование армированного торкрет-бетона.
д) Армированный торкрет-бетон. Торкрет-бетон — это мате-
риал, который состоит из цемента, заполнителя и воды и на-
носится пневматическим способом. В зависимости от крупно-
сти используемого заполнителя
его можно рассматривать и
как бетон, и как раствор. Ког-
да этот материал использует-
ся для создания водонепрони-
цаемых покрытий, он облада-
ет рядом преимуществ по
сравнению с обычным бето-
ном: не требует опалубки, са-
моуплотняется и все швы в
нем монолитны (за исключе-
нием больших сооружений или
случаев нанесения торкрет-бе-
тона на существующую кон-
струкцию). Армированный
торкрет-бетон можно приме-
нять не только для создания
водонепроницаемого покры-
вающего слоя, но и для уси-
ления существующих конст-
рукций, (см. главу 3).
В Великобритании торкрет-
бетон используют не так ши-
роко, как в США, ЮАР и Ав-
стралии. Однако за послед-
ние годы его стали применять
и гранулометрического состава
Рис. 4 8. Нанесение полиуретановой
водонепроницаемой изоляции на
внутреннюю поверхность отстойника
для сточных вод («Колебранд Ли-
митед»)
151
в “Обльшпх объемах и в Великобритании при возведении стен
и перекрытий новых плавательных бассейнов и внутренней
облицовки поврежденных бассейнов и других сооружений для
хранения жидкости.
При определенном зерновом составе заполнителя и исполь-
зовании специального оборудования для торкретирования мож-
но получить приведенную к 28-суточному возрасту кубпковую
прочность, превышающую 50 МПа, по сравнению с 35 МПа
для обычного водонепроницаемого бетона. При этой более вы-
сокой прочности на сжатие наблюдается улучшение и других
характеристик: прочности при растяжении, прочности сцепле-
ния и сопротивления удару.
Когда армированный торкрет-бетон применяют для обли-
цовки сооружения, арматуру можно крепить к старым стенам
и перекрытию. В этом случае торкрет-бетон образует монолит-
ный покрывающий слой, который имеет сцепление со старым
бетоном. Другим вариантом использования торкрет-бетона яв-
ляется устройство облицовки, которая не связана с сооруже-
нием. Этот вариант применяют в случае значительного повреж-
дения сооружения (низкая прочность бетона, наличие много-
численных трещин и пр.). Разделение нового и старого слоев
обычно осуществляют с помощью полиэтиленового рулонного
материала марки 1000. В этом случае слон из армированного
торкрет-бетона образует самостоятельную конструкцию и рас-
считывается соответствующим образом.
Если применяется связанная с сооружением облицовка, то
все температурные швы устраиваются также в слое торкрет-
' бетона. В случае повреждения сооружений для хранения жид-
I костей трещинами, не совпадающими со стыками, последние
могут работать как температурные швы. Это основная причи-
। на использования облицовок, не связанных с конструкциями
| сооружения.
Как отмечалось в облицовке из торкрет-бетона, не связан-
ной с сооружением, нет необходимости устраивать температур-
I иые швы (за исключением швов, которые образуются при пе-
I рерывах в процессе бетонирования в конце дня). В этом слу-
| чае возникает естественный вопрос, зачем нужно учитывать в
бетонной облицовке температурные усадкц, если торкрет-бетон
вполне удовлетворительно ведет себя без температурных швов.
На этот вопрос трудно дать четкий ответ. Тем не менее сле-
дует рассмотреть следующие факторы.
1. Облицовка из армированного торкрет-бетона обычно име-
| ст значительно меньшую толщину, чем железобетон. Она не
| требует опалубки, что приводит к гораздо меньшей аккумуля-
, ции теплоты от гидратации цемента и, следовательно, к мень-
' шим температурным напряжениям, чем в бетоне.
2. Облицовки из торкрет-бетона обычно армируют сетками
с небольшими ячейками. Количество горизонтальных (распре-
I
I
I
делительных) стержней на единицу толщины степы пли плиты,
как правило, больше, чем в обычном бетоне.
3. Высокопрочный торкрет-бетон хорошего качества имеет
низкое водоцементное отношение — порядка 0,33—0,35. Обыч-
ный бетой, применяемый для сооружений для хранения жид-
кости, как правило, имеет водоцемситпос отношение порядка
0,48—0,5.
Указанные факторы определяют существенно меньшие тем-
пературные напряжения в облицовках из торкрет-бетона по
сравнению с облицовками из монолитного бетона, что приво-
дит также к меньшей усадке при высыхании и большему рас-
ходу арматуры для ограничения процесса трещпнообразования.
Тем не менее в облицовках из торкрет-бетона наблюдаются
трещины, которые обычно объясняются тем, что мероприятия
по предотвращению быстрого высыхания от воздействия внеш-
ней среды были недостаточно эффективными (жаркие солнеч-
ные лучи, сильные ветры). Быстрое высыхание приводит к об-
разованию мелких поверхностных трещин. В связи с этим не-
обходимо укрывать торкрет-бетон в процессе производства ра-
бот. Удельная плотность высокопрочного торкрет-бетона состав-
ляет 0,9 от плотности обычного бетона, т. е. 0,9-2380 =
= 2100 кг/м3. Общая масса облицовки из торкрет-бетона, как
правило, значительно меньше массы бетонной облицовки. По-
этому, когда на сооружение действует выталкивающая сила от
грунтовых вод, в его плите принято устраивать выпускные кла-
паны. Это особенно важно для облицовок, не связанных с соо-
ружением.
Поверхность готового торкрет-бетона обычно более шерохо-
ватая, чем поверхность обычного бетона высокого качества.
Это можно считать серьезным недостатком, если торкрет-бетон
применяется в качестве облицовки резервуаров для хранения
питьевой воды. Некоторые инженеры-гидротехники считают,
что шероховатая поверхность способствует росту морских во-
дорослей и плесени; шероховатость можно частично избе/кать,
обрабатывая торкрет-бетон деревянной или стальной гладил-
кой.
На рис. 4.9 и 4.10 показан старый поврежденный плаватель-
ный бассейн до и в процессе устройства внутренней облицовки
из несущего торкрет-бетона.
Рулонный материал. Методы устройства облицовок соору-
жений для хранения воды предусматривают образование по-
крытий, полностью сцепленных с основанием, частично сцеп-
ленных (в отдельных местах) и несвязанных.
В Великобритании для новых сооружений, таких, как ре-
зервуары и водонапорные башни, обычно применяют внутрен-
нюю облицовку, полностью сцепленную с основанием. В по-
следние годы для внутренней облицовки небольших плаватель-
ных бассейнов стали применять метод, при котором образсст-
153
Рис. 4.9. Поврежденный
плавательный бассейн до
устройства новой внутрен-
ней облицовки из торкрет-
бетона («Ганайт Свимпулз
Лимитед»)
Рис. 4.10. Поврежденный
плавательный бассейн в
процессе устройства внут-
ренней облицовки из несу-
щего торкрет-бетона («Га-
нант Свимпулз Лимитед»)
ся не связанный с бетонным основанием «мешок» из поливинил-
хлоридного рулонного материала. Этот метод можно исполь-
зовать в ряде случаев и для других сооружений.
а) Полностью или частично сцепленные облицовки. Основ-
ные правила для успешного нанесения этих двух типов внут-
ренней облицовки очень схожи (поэтому они и рассмотрены
совместно). Частично сцепленная облицовка используется в
тех случаях, когда в сооружении ожидаются значительные тем-
пературные деформации. Следует обращать внимание на обес-
печение несвязанности облицовки вдоль всех плоскостей. Та-
ким образом при температурных деформациях удается избе-
жать значительного нарастания напряжений в материале об-
лицовки. Как правило, к основанию прикрепляется около 75%
площади покрытия.
Самым большим преимуществом сцепленной облицовки пе-
ред несцепленной является то, что в случае се повреждения
даже в нескольких местах протечка маловероятна. Это объяс-
няется тем, что жидкость не может проходить до тех пор, пока
адгезив, прикрепляющий облицовку к основанию, не будет силь-
но разрушен. Применяемые адгезивы водонепроницаемы. Од-
нако следует отметить, что со временем фильтрация воды вы-
зывает разрушение адгезива. Распад адгезива и последующая
потеря сцепления проявляются в виде выпучивания облицовки.
Эти признаки следует выявлять во время профилактических
осмотров облицовки.
Недостатком покрытия этого типа является необходимость
очень тщательной подготовки поверхности бетонного основа-
ния. Особенности ее подробно рассмотрены ниже. Однако ав-
тор придерживается того мнения, что преимущества полностью
154
или частично сцепленных внутренних облицовок для таких соо-
ружений, как, например , водонапорные башни, намного пере-
крывают их недостатки.
Наиболее часто применяемым для облицовки материалом
является полиизобутилен (см. главу 1). Для наклейки поли-
изобутилена как материала, для которого важно обеспечить
хорошее сцепление, необходима тщательная подготовка бетон-
ного основания. Во многих случаях покрывающий слой нано-
сят в старых сооружениях, которые в период их эксплуатации
для повышения водонепроницаемости покрывали другими ма-
териалами (например, битумом). Поврежденные слои покры-
тия следует полностью снять. Важно, чтобы поверхность, ко-
торую будут покрывать рулонным полппзобутиленом, была
прочной и относительно гладкой. Поверхность, обработанная
камнетесом или пескоструйным аппаратом, не удовлетворяет
предъявляемым требованиям, так как выступы на поверхности
от крупного заполнителя вызывают местные напряжения в
пленке. Следовательно, в случае скалывания или аналогично-
го метода очистки поверхности бетона от загрязнения на осно-
вание следует наносить тонкий, выравнивающий слой раствора,
имеющий хорошее сцепление с бетоном. Если поверхность бе-
тона достаточно чистая, но шероховатая, ее следует отшлифо-
вать.
Рулонный материал необходимо приклеивать к бетонному
основанию специальным водонепроницаемым адгезивом. Все
швы следует устраивать внахлестку и сваривать с помощью
растворителя (холодная сварка). Для устройства шва может
быть также использована специальная лента, которая прокла-
дывается между листами, а затем сваривается.
Важно предусмотреть, чтобы облицовка была сплошной по
всему полу н наносилась на колонны и стены не меиее чем на
300 мм выше уровня воды. Если облицовка будет заканчивать-
ся ниже уровня воды, весьма вероятно, что постоянное нахож-
дение в воде незащищенных кромок в течение длительного вре-
мени приведет к разрушению адгезива с последующей потерей
сцепления и прониканию воды за облицовку. Но даже в сту-
чае выведения покрывающего слоя выше уровня воды верхняя
незащищенная кромка требует тщательной отделки, чтобы не
допустить проникания конденсата,' который всегда существует
в емкостях для хранения жидкости при температуре окружаю-
щей среды. В резервуарах и водонапорных башнях имеется
ряд труб для наполнения и выпуска. Вблизи них полинзобути-
лен следует аккуратно вырезать и точно подгонять по перимет-
ру труб, а все швы выполнять внахлестку и сваривать с по-
мощью растворителя. Стыки в сооружении должны быть тща-
тельно продуманы и сконструированы таким образом, чтобы
исключить появление напряжений в облицовке.
Облицовка внутренней поверхности емкостей полнизобути-
155
Рис. 4.11. Внутренний вид
железобетонного резервуа-
ра, облицованного пол-
ностью сцепленным с бе-
тонным основанием поли-
нзобутплсповым рулонным
материалом («Ганак, Ли-
митед»)
леновой пленкой (рис. 4.11) является весьма специфическим
видом работ. Ее следует поручать только специализированной
фирме, причем необходимо требовать от нее гарантии на экс-
плуатационные качества покрытия не менее чем на 10 лет.
Предварительно изготовленный рулонный материал доволь-
но легко повредить небольшими металлическими инструмента-
ми, ботинками, подбитыми сапожными гвоздями с большими
шляпками, и т. п. Поэтому при проведении осмотра, текущего
ремонта и очистки следует принимать особые меры предосто-
рожности.
б) Несвязанные покрытия. Несвязанный с основанием по-
крывающий слой из гибкого рулонного материала для гидро-
изоляции емкостей для воды начали, по-видимому, впервые
применять в небольших плавательных бассейнах. Обычно ис-
пользуют поливинилхлорид (ПВХ). Толщина его листов изме-
няется от 0,8 до 1,5 мм. Маловероятно, что ПВХ будут приме-
нять для облицовки емкостей для хранения питьевой воды из-
за выщелачивания из него химических веществ.
Использование несвязанной с основанием внутренней обли-
цовки имеет ряд преимуществ: в ней не возникают напряже-
ния и если поверхность, на которую укладывается покрываю-
щий слой, является достаточно гладкой, ее не нужно специаль-
но обрабатывать. Кроме того, в сооружениях, не имеющих кры-
ши (открытые сооружения), облицовочный слой из рулонного
материала можно укладывать почти в любую погоду. Автору
известны такие покрытия, уложенные на крыши и на внутрен-
нюю поверхность небольших плавательных бассейнов.
Размеры горизонтальной поверхности, на которую можно
уложить несвязанное рулонное покрытие, фактически не огра-
ничены Высота укладки покрытия по вертикали нс должна
превышать 1,5 м (хотя автору не приходилось видеть каких-
либо ограничений в публикациях по этому вопросу). Для лю-
бого вида полной облицовки весьма существенно, чтобы опа не
156
подвергалась подпору грунтовых вод, так как в противном слу-
чае покрывающий слой может оторваться от основания. Дтя
несвязных покрытий нужно принять необходимые меры предос-
торожности, препятствующие появлению даже незначительного
подпора грунтовых вод. Давление жидкости в резервуаре при-
дает рулонному покрытию точную форму сооружения. Если
впоследствии покрывающий слой будет сдвинут, то ои не смо-
жет снова занять свое место и принять ту же форму.
Использование армированного торкрет-бетона при укрепле-
нии сооружений для хранения жидкостей с внешней стороны.
В предыдущем разделе рассматривалось нанесение облицовки
из торкрет-бетона на внутреннюю поверхность сооружений для
хранения жидкости. Этот вид облицовки обычно используют в
сооружениях, расположенных ниже уровня грунта. В соору-
жениях, находящихся выше уровня грунта, например в резер-
вуарах для очистки сточных вод, септиктанках и отстойниках
для промышленных сточных вод, а также в водонапорных баш-
нях, иногда возникает необходимость усиления конструкции с
наружной стороны. Для этой цели также целесообразно ис-
пользовать армированный торкрет-бетон.
Слой торкрет-бетона, армированный из условия обеспече-
ния требуемой дополнительной прочности, имеет полное сцеп-
ление с бетонным основанием. Поверхность старого бетона до
нанесения торкрет-бетона "должна быть тщательно обработана.
Необходимо удалить весь раскрошившийся и поврежденный
бетон, снять с арматуры продукты коррозии, расшить и заде-
лать вес основные трещины и тщательно очистить поверхность
бетона пескоструйным аппаратом или напорной струей воды.
Затем к поверхности бетона прочно прикрепляют новую арма-
туру и приступают к торкретированию.
На рис. 4.12 показан сильно поврежденный железобетон-
ный отстойник для промышленных сточных вод. На рис. 4.13
и 4.14 изображен тот же отстойник соответственно в процессе
подготовки поверхности бетона для торкретирования и после
нанесения наружного несущего слоя торкрет-бетона.
4.4. РЕМОНТНЫЕ РАБОТЫ В СЛУЧАЕ ПРОНИКАНИЯ
ВОДЫ ВНУТРЬ СООРУЖЕНИЯ
До сих пор в данной главе рассматривались вопросы ре-
монта и восстановления сооружений для хранения жидкости,
в которых происходит утечка из резервуара. Просачивание или
инфильтрация внутрь сооружения может наблюдаться как в
резервуарах для хранения жидкости, так -н в частях сооруже-
ний с гидроизоляцией от проникания грунтовых вод. В первом
случае инфильтрация воды возможна, когда внешнее давление
превышает внутреннее, £. е. когда емкость наполнена частич-
но или не заполнена совсем. Когда просачивание все-таки про-
157
Рис. 4.12. Сильно повреж-’
денный отстойник до уси-
ления и ремонта («Семент
Ган Компани Лимитед»)
Рис. 4.13. Отстойник (см.
рис. 4.12) после подготов-
ки поверхности бетона и в
процессе установки новой
арматуры до торкретиро-
вания («Семент Ган Ком-
пани Лимитед»)
Рис. 4.14. Отстойник (см.
рис. 4.12) после торкрети-
рования («Семент Ган
Компани Лимитед»)
158
исходит, его трудно полностью устранить, так как проводить
ремонтные работы со стороны поверхности, обращенной к воде,
как правило, невозможно.
4.4.1. Ремонт мест инфильтрации воды
в подвалах
При рассмотрении вопросов инфильтрации следует особо
выделить подвальные помещения, в которых размещено ста-
ционарное электронное оборудование, эксплуатация которых
требует условий, абсолютно исключающих проникание влаги.
В таких случаях принято устраивать сплошное водонепрони-
цаемое покрытие под всем полом подвала и выводить его на
наружную поверхность стен выше уровня грунта. Но даже в
этом случае обеспечение абсолютной водонепроницаемости
большого по площади покрытия, сохранение его целостности
во время возведения несущих железобетонных днища подвала
и стен, а также в течение всего срока службы сооружения —
задача очень сложная и не всегда решаемая успешно.
К автору обратились за консультацией по вопросу гидро-
изоляции подвала, заглубленного в землю на 15 м, с уровнем
грунтовых вод, который на 10 м превышал уровень пола под-
вала; проникание влаги абсолютно исключалось. Окончатель-
ное решение предусматривало устройство подпорной стенки по
периметру подвала со свободным пространством между этой
стенкой и наружными стенами здания. Кроме того, были при-
няты меры предосторожности по обеспечению прочности и дол-
говечности изоляции под полом подвала. Эта изоляция состоя-
ла из рулонного поливинилхлорида толщиной 1,5 м, швы кото-
рого сваривались растворителем. Ее устраивали также в сво-
бодном пространстве, поднимали вверх по внутренней поверх-
ности железобетонной подпорной стенки на 1 м выше уровня
грунта и затем вставляли в специально созданный в бетоне
желобок. Сама изоляция из ПВХ была защищена от механи-
ческих повреждений во время укладки плит пола еще одной
пленкой нз ПВХ толщиной 1 мм. Для фиксации этого защит-
ного слоя в нужном положении проводилась точечная сварка
швов. Поверх этой защитной изоляции был уложен слой це-
ментно-песчаного раствора толщиной 25 мм.
Рассмотренный выше случай необычен. Устройство гидро-
изоляции с обеспечением полной водонепроницаемости имело су-
щественное значение и оправдывало высокие дополнительные
затраты.
Очевидно, при проектировании следует подробно рассмат-
ривать вопрос о требуемой степени водонепроницаемости с
учетом того, что качественный, хорошо уплотненный бетон яв-
ляется водо-, по не паропроницаемым. Требуемая степень гид-
роизоляции отстойника 'Станции для перекачки сточных вод от-
139
личается от аналогичного показателя для подземного автомо-
бильного гаража и от требуемой степени водонепроницаемости
подвала для хранения материалов, портящихся при высокой
относительной влажности, пли для специального здания, рас-
смотренного выше.
Если не достигнута требуемая степень водонепроницаемос-
ти и необходимы ремонтно-восстановительные работы, следу-
ет определить с учетом конкретных условий методы и средст-
ва се выполнения. Это особенно важно, поскольку в большин-
стве случаев неизвестны точные данные о фактическом сос-
тоянии (непроницаемости) бетона за внутренней поверхностью
стены. Известно одно — вода проникает в подвал через стыки
или в любые другие места пола и стен.
Инфильтрация воды по линии стыка может быть обуслов-
лена частичным раскрытием «монолитного» стыка, в котором
не предусмотрен профиль для гидроизоляции, или отсутствием
паза для герметика с наружной стороны. При наличии гидрои-
золяционного профиля проникание воды свидетельствует ли-
бо о его смещении, либо о пористости (недостаточном уплот-
нении) бетона вокруг этого профиля. В других местах течь объ-
ясняется недостаточным уплотнением бетона.
Обратим внимание, что степень недостаточного уплотнения
бетоиа (или степень пористости) остается неизвестной, если
не взяты керны или не проведено обследование с помощью
ультразвука. Как правило, течь останавливают герметизацией
внутренней поверхности пола или стены. В Великобритании,
Европе, США и в других странах имеется много патентован-
ных материалов, которые при правильном использовании пре-
дотвращают доступ воды внутрь подвала. Большая часть из
них — сравнительно новые материалы, поскольку они появи-
лись за последние 15—20 лет. Поэтому их долговечность точно
не установлена. Это отнюдь не означает, что нельзя пользо-
ваться теми или иными новыми материалами. Если бы дело
обстояло так, то никакого прогресса в области разработки но-
вых материалов и оборудования не было.
Иногда задают вопрос, приводит ли проникание воды и пос-
ледующий ремонт к увеличению эксплуатационной стоимости.
Автор допускает возможность появления дополнительных зат-
рат на эксплуатацию подвала при инфильтрации воды по срав-
нению с эксплуатационными расходами па тот же подвал без
течи. Однако было бы абсолютно нереально полагать, что в
грунте с определенным уровнем грунтовых вод можно построить
большой водонепроницаемый железобетонный подвал. Прак-
тически это сделать очень трудно, если не выполнена сплош-
ная водонепроницаемая изоляция. Возникает вопрос: какое
влияние оказывает инфильтрация воды па длительную проч-
ность сооружения с точки зрения устойчивости несущих конст-
рукций и эксплуатации? Автор уже изложил свое мнение по воп-
160
росу эксплуатационных расходов, но считает целесообразным
подробно рассмотреть последствия протечек.
Железобетонные стены подвала являются либо несущими,
либо самонесущими из панелей, расположенных между желе-
зобетонными колоннами. Плита пола обычно равномерно опер-
та на грунт по всей площади и имеет дополнительную армату-
ру для восприятия напора воды. Иногда ее устраивают в виде
плиты перекрытия; она может иметь также дополнительную
арматуру. Прежде всего следует установить, будет ли грунто-
вая вода агрессивна по отношению к самому бетону. Некото-
рые грунтовые воды агрессивны к бетону на портландцементе,
но не в такой степени, чтобы оказывать значительное воздей-
ствие на элементы достаточной толщины, изготовленные из ка-
чественного, плотного и водонепроницаемого бетона. При при-
менении сульфатостойкого портландцемента важно также обес-
печить высокое качество и тщательное уплотнение бетона с
тем, чтобы полностью использовать все преимущества этого
цемента.
В данной работе несколько раз упоминалось о том, что сталь
в бетоне на портландцементе защищается от коррозии интен-
сивными щелочными свойствами цементного камня. Другими
словами — сталь пассивируется. Если пассивация не ослабля-
ется снижением щелочных свойств цементного камня или ка-
кими-либо другими факторами, например присутствием ионов
хлорида, то сталь не будет корродировать. Если заделка течи
производится со стороны внутренней поверхности стены или пола,
она не исключает проникания воды в бетон с наружной сто-
роны, однако прекращает доступ воды внутрь подвала Эта лик-
видация течи и создание статических условий имеет гораздо
большее значение, чем может показаться на первый взгляд.
Бетон, подвергаясь непрерывному гидравлическому давлению,
насыщается водой. Скорость ее проникания зависит от степени
проницаемости бетона. Для качественного, хорошо уплотненно-
го бетона эта скорость весьма мала. Медленное проникание во-
ды, если в ней мет агрессивных веществ, не вызывает (насколь-
ко это сейчас известно) повреждений ни в бетоне, ни в сталь-
ной арматуре.
Важным показателем является фактическое количество про-
никающей в бетон воды. К сожалению, в рассмотренном нами
случае этот фактор неизвестен Например, если бы бетон на-
ружной части стены или нижней части плиты пола подвала был
очень пористым, то воды стекло бы так много, что она сни-
зила бы щелочные свойства цементного камня ниже уровня,
необходимого для эффективной защиты стали, и привела бы
к коррозии нижнего ряда арматурных стержней. Однако ес-
ли бы плошади инфильтрации воды не были большими, вряд
ли это вызвало бы значительное снижение прочности стены или
плиты в целом.
6 3.1К. 75
[61
Рис. 4.15. Разрушенный сы-
рой подвал («СИКА Конт-
ректс Лимитед»)
Рис. 4.16. Подвал (см. рис.
4.15) после выполнения
гидроизоляции стен н по-
лов («СИКА Контректо
Лимитед»)
Из этого краткого описания видно, что каждый случай те-
чи следует рассматривать индивидуально. Герметизация поверх-
ности стен и полов с внутренней стороны в зоне течи являет-
ся достаточно эффективной. Поэтому этот метод ремонта мож-
но считать общепринятым.
Еще одним методом ремонта является нагнетание цемент-
ного раствора под давлением. Метод был кратко рассмотрен в
начале этой главы. Он не гарантирует полной герметизации
мест инфильтрации воды, но если работы выполняются опыт-
ным и умелым подрядчиком, течь значительно замедляется.
Этот метод имееет то преимущество, что цементный раствор
проникает в пористые зоны бетона, обеспечивая таким обра-
зом непосредственную защиту арматуры в данной части стены
или плиты. Автор считает целесообразным включать в проек-
ты на новое сооружение четкие указания о методе проведения
любого необходимого ремонта с целью ликвидации течи. В та-
кой проект можно одновременно включать требования по уст-
ройству гидроизоляции поверхности и нагнетанию цементного
раствора под давлением, если площадь сырых участков или
количество проникающей воды превышает установленные нор-
162
мы. Такое мероприятие способствовало бы обеспечению дли-
тельной надежности сооружения.
На рис. 4.15 и 4.16 показан старый сырой подвал до и пос-
ле ремонтно-восстановительных работ.
4.4.2. Ремонт течи в плитах покрытий
В некоторых сооружениях незначительные протечки в кры-
шах рассматривают только с точки зрения возможности кор-
розии арматуры. Однако в резервуарах для питьевой воды лю-
бая течь является потенциальным источником загрязнения. По-
видимому, основными местами проникания воды являются швы
и трещины в бетоне. Пористость бетона может способствовать
этому, но сама редко вызывает протечки.
В настоящее время принято устраивать водонепроницаемую
изоляцию по всей поверхности плиты покрытия, но примерно
30 лет тому назад дело обстояло не так. Отсутствие гидроизо-
ляции часто сопровождается недостаточным уклоном плиты
покрытия. Это приводит к «затоплению» поверхности, что, в
свою очередь, может явиться причиной постепенного насыще-
ния бетона влагой. Со временем среда вокруг стали может ут-
ратить свои щелочные свойства до такой степени, что происхо-
дит коррозия.
Там, где нет течи, но есть ржавые пятна на внутренней по-
верхности плиты покрытия, трудно определить, является ли кор-
розия следствием пористости защитного слоя бетона (внутрен-
ней стороны плиты) или проникания воды сверху.
Прежде всего нужно снять с плиты слой грунта (если он
есть) и тщательно очистить поверхность бетона, обращая осо-
бое внимание на швы и трещины. При ремонте швов и задел-
ке трещин следует выбрать метод проведения ремонта (жест-
кий или эластичный материал). В плитах, не защищенных сло-
ем грунта, температура может быть в пределах 40—50°С, тог-
да как в плитах, защищенных слоем грунта толщиной 300—
400 мм, она не превышает 15°С. В большом диапазоне темпе-
ратур швы и трещины могут раскрываться и закрываться в
зависимости от времени года. Поэтому здесь следует исполь-
зовать эластичные герметики. При значительно меньших диа-
пазонах температур многие из швов и трещин можно с успе-
хом ремонтировать жестким материалом, так чтобы «закли-
нить» шов или трещину.
Многие из старых сооружений ие имеют специально устро-
енных швов, обеспечивающих восприятие растягивающих уси-
лий в плите покрытия. Это часто приводит к раскрытию неко-
торых рабочих швов и образованию новых, которые, по су-
ществу, являются местами снятия напряжений. Иногда по этой
же причине образуются трещины. В случае инфильтрации во-
ды через шов целесообразно удалять весь старый герметик и
заменять его новым. Если в шве есть какой-либо инертный за-
163
Рис. 4.17. Способ гермети-
зации шва в железобетон-
ной плите покрытия с по-
мощью неопреновой нак-
ладки швеллерного сечения
1 — патентованная неопреновая
накладка, закрепленная в па-
зах эпоксидной смолой; 2 —
инертный заполнитель
лолнитель, его также следует заменить. В качестве герметика
можно использовать любой из материалов, описанных в главе
1, с учетом их характеристик. Если применяют готовый неоп-
рен, ширина прокладки должна превышать ширину паза,
в который она вставляется. Это превышение размера проклад-
ки должно определяться очень точно с целью обеспечения во-
донепроницаемости шва. Неопреновую накладку с поперечным
сечением в форме швеллера, показанную на рис. 4.17, стали ис-
пользовать в Великобритании недавно, но она имеет перспек-
тивы для широкого применения. На рис. 4.18 показан лист по-
лпизобутнлена и укладываемый по месту герметик. Если тре-
щина сравнительно прямая, то ее можно заделать одним из
методов, показанных на рис. 4.17 и 4.18. Однако трещины ред-
ко бывают прямыми. Поэтому единственным приемлемым ме-
тодом является их расшивка с помощью специальных инстру-
ментов, как показано на рис. 4.19, удаление каменной крошки
и пыли с последующим заполнением герметиком.
Б сооружениях, построенных в 20-е и 30-е годы, плиты по-
крытий иногда армировали прокатным металлом (ХРМ) вмес-
то арматуры из круглых стержней, применяемой в настоящее
время. Автор располагает данными, свидетельствующими о том,
что прокатный металл может сильно корродировать даже если в
бетоне нет трещин и расслоения. На поверхности плиты видны
пятна ржавчины, а иногда и четкие контуры деталей армиро-
вания. В таких случаях следует удалить бетон и обследовать ме-
талл с целью определения его пригодности для восприятия рас-
тягивающих усилии. В случае интенсивной коррозии на нижней
поверхности плиты рекомендуется устраивать новую армату-
ру, которая заанкеривается в балках и покрывается цементным
раствором с помощью цемент-пушки. Так как на практике труд-
но определить, откуда проникала вода — сверху или снизу, целе-
сообразно устраивать гидроизоляционный слой на верхней и
на нижней поверхности плиты.
Если предполагаемая инфильтрация происходит на большой
площади поверхности, то самым приемлемым решением будет
устройство новой полностью сцепленной с основанием водоне-
проницаемой изоляции из полиуретана, рулонного полиизобу-
тилена или битутена (Bitu-Thene) номер 1000, укладываемых
по месту. Вариантом решения является использование несвя-
занного с основанием рулонного ПВХ. Последний метод имеет
преимущество, заключающееся в том, что рулонный материал,
.164
Рис. 4.18. Способ гермети-
зации шва в железобетон-
ной плите покрытия с по-
мощью листового полиизо-
бутилена и укладываемого
по месту герметика
/ :— адгезив; 2 — полиизобути-
леиовый лист, 3 — введенный
шприцем герметик
не будучи сцепленным с основанием, не подвергается дефор-
мациям. Кроме того, материал можно укладывать почти в лю-
бую погоду.
Однако если несцепленная изоляция имеет механические
повреждения и вода проникает через отверстия и разрывы, она
медленно стекает по плите покрытия до тех пор, пока не по-
падает на слабое место, и через него начинает проникать в
плиту. В покрытиях, полностью сцепленных с основанием,
этого не происходит до тех пор, пока не разрушится адгезив.
Крыши резервуаров, как правило, весьма подвержены ат-
мосферному воздействию, поэтому неприклеенную изоляцию
необходимо прижимать к основанию, так как в период силь-
ных ветров и непогоды возникает отсос. Для этого на изоля-
цию аккуратно укладывают слой гладкой (без острых граней)
гальки толщиной около 50 мм.
Слой покрытия крепится по периметру крыши, а также
к парапетам, трубам и другим элементам, проходящим через
плиту покрытия. Полосы материала укладываются внахлестку,
свариваются растворителем (холодная сварка) и затем герме-
тизируются специальным со-
ставом. Слой покрытия из
ПВХ — очень прочный и дол-
говечный, но он не должен
соприкасаться с битумом, кре-
озотом, дегтем или гудроном
и другими подобными вещест-
вами. Подробная информация
о применении покрытий, на-
носимых по месту, или гото-
вых рулонных материалов,
которые приклеиваются к ос-
нованию при внутренней об-
лицовке резервуаров и анало-
гичных сооружений, уже рас-
сматривалась в этой главе.
Для удерживания иа месте
и защиты нс связанной с осно-
ванием изоляции можно ус-
пешно использовать и другие
Рис. 4.19. Расшивка не прямолиней-
ной трещины машиной Еррут-Мак-
дональд («Еррут Продакте Лимите л»)
165
материалы, например бетонную смесь без мелкого заполнителя
толщиной 75 мм и сборные бетонные плиты толщиной 50 мм.
Эти два вида материала можно также применять для устрой-
ства защитного слоя изоляционных покрытий, наносимых по
месту, и рулонных материалов, сцепленных с основанием, ко-
торые должны выдерживать пешеходное движение и передви-
жение легких транспортных средств. Однако бывают случаи,
когда крыша «течет», несмотря на наличие изоляции. Опреде-
лить места повреждений в изоляционном слое чрезвычайно
трудно или почти невозможно, потому что места течи на ниж-
ней поверхности плиты покрытия, заметные на глаз, вряд ли
будут совпадать с местами повреждения в изоляционном слое.
Выбор наиболее целесообразного метода ремонта зависит в
основном от степени течи. Если она значительна, то, по-види-
мому, самым рациональным решением будет удаление всей
существующей изоляции и замена ее новой. Одновременно
следует провести ремонт повреждений в самой бетонной плите.
Если течь относительно небольшая, ее можно заделать с ниж-
ней стороны плиты одним из рассмотренных выше способов.
4.5. КАПИТАЛЬНЫЙ РЕМОНТ И ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ
ТУННЕЛЕЙ и ТРУБОПРОВОДОВ
В данном разделе туннели и подземные трубопроводы бу-
дут рассматриваться как один тип сооружений согласно опре-
делению понятия «туннель» в Оксфордском словаре: «Тун-
нель — это искусственный подземный проход». Проблемы,
возникающие при ремонте и гидроизоляции трубопроводов
большого диаметра и туннелей, аналогичны.
Материалы и оборудование, необходимые для гидроизоля-
ции туннелей и трубопроводов, значительно отличаются от
материалов и оборудования, используемых для гидроизоляции
таких сооружений, как резервуары и отстойники для сточных
вод.
Гидроизоляцию туннелей и трубопроводов приходится
неизбежно устраивать с внутренней поверхности. Чтобы ис-
ключить инфильтрацию в сооружениях для хранения воты,
ремонтно-восстановительные работы часто можно проводить
также с внутренней стороны (информация по этому вопросу
приведена в начале главы).
Туннели и трубопроводы большого диаметра прокладывают,
как правило, в водоносном грунте, и приток воды, особенно в
туннели, может быть весьма значительным. Большинство ин-
женеров учитывают это и считают допустимой определенную
степень инфильтрации. Опубликовано много работ, посвящен-
ных туннелям, магистральным коллекторам для сточных вод
и их проходке, но в них редко рассматривается вопрос гидро-
изоляции и не приводятся данные о допускаемой проектиров-
ав
щиками степени инфильтрации. Исключение составляет работа
Хэзуэлла, связанная с исследованиями туннеля для пропуска
кабеля через р. Темза. По мнению автора, для магистральных
коллекторов инфильтрация представляет собой более серьез-
ную проблему, чем утечка наружу.
Специальных норм, посвященных туннелям, не существует,
однако в нормах СР 2005 «Канализация» содержится упоми-
нание об инфильтрации, которое сводится к следующему:
«Скорость инфильтрации зависит от такого большого числа
факторов, что не представляется возможным дать указания
о ее допустимых объемах, и решение этого вопроса относится
к компетенции инженера».
Принимая во внимание важность влияния инфильтрации на
функционирование системы канализации, удивительно, что
комитет по нормированию не мог дать более точных рекомен-
даций (в том числе по сооружению магистральных коллекто-
ров) для инженеров, на которых лежит ответственность за
разработку проектов.
Что касается туннелей, степень инфильтрации зависит от
многих факторов, в том числе от давления грунтовых вод, типа
обделки (одинарная или двойная), материалов и способов
зачеканки швов между сегментами, методов заделки течи в
других местах. Хэзуэлл в своей работе приводит допустимые
величины инфильтрации: 5,5 и 32 л/м2 в сутки для различных
участков туннеля.
В дополнение к обделке туннеля в процессе производства
работ принято нагнетать цементный раствор за обделку. Швы
между чугунными сегментами принято зачеканивать свинцом,
а между сборными бетонными сегментами — смесями на ос-
нове асбестоцемента.
Ни один из этих методов не дает полной гарантии, так
что часть швов требует дополнительной гидроизоляции. Кроме
того в зонах между швами всегда наблюдается течь. Для
заделки этих мест инфильтрации следует использовать со-
ставы со сверхбыстрым схватыванием. В продаже имеется
много патентованных материалов. Ранее применявшиеся со-
ставы обычно имели в своей основе портландцемент и затво-
ряющую жидкость, которая обеспечивала почти мгновенное
схватывание. Портландцемент и глиноземистый цемент при-
мерно в одинаковых пропорциях обладают свойством мгновен-
но схватываться. За последние годы для этого вида гидроизо-
ляции .рта л и применять органические полимеры, например
эпоксидные, полиуретановые, полиэфирные, полиакриловые и
бутадиен-стирольные смолы. Иногда их применяют в дополне-
ние к традиционным материалам. Специалисты в области
полимеров могут придавать составам особые свойства в зави-
симости от условий на месте работ.
Подземные трубопроводы магистральных коллекторов, как
167
правило, изготовляют из железобетона. Б Великобритании для
труб диаметром до 1,2 м применяют также и асбестоцемент.
В Европе и США используют асбестоцементные трубы диа-
метром до 2 м. В обоих типах труб предусмотрены податли-
вые стыки, образуемые с помощью резиновых колец. При
правильной установке эти кольца обеспечивают водонепро-
ницаемый стык, ио если кольца смешаются во время укладки
труб или между ними и трубой попадает каменная мелочь и
лесок, возможны протечки. Как правило, инфильтрация проис-
ходит именно в швах трубопровода или в местах соединения
труб и смотровых колодцев.
Внутрь труб большого диаметра (900 мм и более) можно
проникнуть. Это позволяет осмотреть швы и отремонтировать
их. При значительной инфильтрации ремонт может оказаться
трудным и потребовать много времени, так как невозможно
снять соединительные кольца и исправить их положение. Поэ-
тому герметизация стыка осуществляется путем зачеканки
изоляционного материала в узкое пространство между участ-
ком одной трубы, заходящей в раструб другой трубы. Иногда
вследствие значительных деформаций грунта или неправиль-
ной укладки труб это пространство может быть весьма узким
на одной половине стыка и довольно широким на другой. В
этом случае следует сколоть бетон, чтобы обеспечить место
для герметика. В одном трубопроводе, где нужно было загер-
метизировать около тысячи таких стыков, заданные размеры
пеза под герметик были шириной 30 мм и глубиной 40 мм.
Последовательность работ была такова:
а) все стыки расчистили до необходимых размеров;
б) с помощью сверхбыстротвердеюшего материала полно-
стью исключили приток воды внутрь труб;
в) обработали поверхность стыков для обеспечения мак-
симального сцепления с выбранным типом герметика;
г) герметик (специально подобранная эластичная смесь на
основе полиуретана) вводили в шов и заглаживали его запод-
лицо с внутренней поверхностью трубы.
На рис. 4.20—4.22 показана инфильтрация воды через стык
и процесс его герметизации.
В трубопроводах диаметром менее 900 мм места инфиль-
трации и другие дефекты можно обнаружить лишь с помощью
телевизионной системы, работающей по замкнутому каналу.
Однако с помощью фотографий невозможно оценить степень
повреждения трубопровода химической агрессией, т. е. опре-
делить толщину и прочность оставшейся части бетона.
Для облицовки внутренней поверхности трубопроводов не-
большого диаметра и герметизации стыков существует специ-
альное оборудование.
В больших городах имеются сотни километров кирпичных
168
Рис. 4.20. Инфильтрация через
стык в трубопроводе большого
диаметра до проведения ремонт-
ных работ («Колебранд Лимитед»)
Рис. 4.21. Вид стыка (см. рис.
4.20) после выполнения предвари-
тельной герметизации («Коле-
бранд Лимитед»)
канализационных коллекторов, многим из которых 100 и более
лет. Несмотря на исключительно высокое качество этих кол-
лекторов, значительно возросшие нагрузки и интенсивность
проходящего по поверхности транспорта приводят иногда к
серьезным повреждениям сооружений. А это означает, что
коллектор нужно либо сооружать вновь, либо устраивать вну-
три его несущую обделку. Для такого рода обделки весьма
целесообразно использовать армированный торкрет-бетон. На
рис. 4.23 показана модель старого кирпичного коллектора
овального поперечного сечения с новой обделкой из торкрет-
бетона. Нагрузка при испытаниях вдвое превышала расчетную
максимальную внешнюю нагрузку, но не вызывала в усилен-
ном коллекторе никаких повреждений. На рис. 4.24 показан
старый кирпичный коллектор большого диаметра, которому
срочно требуется ремонт, на рис. 4.25 — тот же коллектор в
процессе устройства несущей обделки.
Однако во многих случаях сам коллектор не имеет по-
вреждений, но растворные швы разрушились и пропускают
большое количество воды. Если своевременно не провести ре-
монт, кирпичная кладка станет разрушаться, вызывая разру-
шение всего коллектора. Повреждения такого рода можно
успешно устранять путем герметизации течи через швы с
последующей их заделкой цементным раствором, содержащим
бутадиен стирольный латекс. В случае насыщения грунтовой
водой *бамой кирпичной кладки, ее следует покрыть двумя-тре-
мя слоями специально подобранной эпоксидной смолы, кото-
рая значительно улучшает водонепроницаемость коллектора.
Ниже приведено краткое описание работ по гидроизоляции
двух туннелей. >
169
Туннель для р. Мерсей. Обделка туннеля состояла из сбор-
ных бетонных сегментов, собранных на болтах и внутренней
оболочки из листовой стали. Полагали, что сварная оболочка
из листовой стали преградит доступ внутрь туннеля воды,
проходящей через несущую бетонную облицовку. Однако, не-
смотря на исключительно качественно выполненную сварку и
тщательный контроль, многие из сварных швов пропускали
воду. Их заделывали специально подобранной эпоксидной
замазкой, а на всю поверхность набрызгивали слой горячей
эпоксидной смолы. На рис. 4.26 показан процесс производства
работ.
Магистральный коллектор для сточных вод. Основная часть
Рис. 4.22. Окончательная герметиза-
ция стыка (см. рис. 4.20) эластич-
ным полиуретановым составом ('<Ко-
лебраид Лимитед»)
работ проводилась в туннеле,
и в одной секции было обна-
ружено, что количество про-
никающей воды составляло
примерно 67 000 л (73 м3) в
сутки. Обделка туннеля диа-
метром 3,35 м состояла из
сборных бетонных сегментов,
смонтированных иа болтах.
Стыки заполняли обычным
уплотняющим составом, нано-
симым в холодном состоянии,
а за сборную бетонную обдел-
ку обычным методом нагнета-
ли цементный раствор. Не-
смотря па это, вода проника-
ла главным образом через
стыки между сегментами и в
меньшей мере через мелкие
трещины и отдельные участки
поврежденного бетона. Ре-
монтные работы проводил ква-
лифицированный подрядчик,
Рис. 4.23. Модель повреж-
денного кирпичного кол-
лектора с новой обделкой
из армированного торкрет-
бетона (Семенд Ган Ком-
пани Лимитед)
170
который заполнил стыки эластичным полиуретаном собствен-
ного- изготовления, состав которого был подобран специально
для Сцепления с влажным бетоном и отверждения при наличии
воды. В результате проведенного ремонта приток воды умень-
шился примерно на 95%.
4.6. РЕМОНТ БЕТОНА,
ПОВРЕЖДЕННОГО КАВИТАЦИЕЙ
Краткие сведения о причи-
нах повреждения бетона кави-
тацией приведены в главе 2.
Как правило, повреждения,
обусловленные кавитацией,
имеют место на поверхности
водосбросов, резервуаров —
накопителей энер!ни, турбин-
ных водоводов, сифонов и тун-
нелей, по которым с большой
скоростью течет вода. Нет об-
щепринятого значения крити-
ческой скорости течения, ниже
которой не происходит разру-
Рис. 4.24. Старый разрушенный кир-
пичный коллектор большого дпамет-
оа до проведения ремонтных работ
(«Риис Труп»)
Рис. 4.25. Устройство но-
вой несущей обделки для
коллектора, показанного на
рис. 4.24 (*Риис Труп»')
Рис. 4.26. Устройство гид-
роизоляции в туннеле че-
рез р. Мерсей (МоттХэй и
Андерсен, инженеры-кон- *
сультанты, и «Колебранд »
Лимитед») Ь
171
шения от кавитации, но часто ссылаются на величину 15 м'с.
Повреждение бетона от кавитации можно довольно легко от-
личить от обычного размыва. На поверхности, разрушенной
кавитацией, имеются зазубрины, в то время как поверхность,
поврежденная водой с песком и мелкой галькой, сравнительно
гладкая пли сглаженная.
Из опубликованных работ, посвященных вопросу ремонта
повреждений от кавитации, следует, что если не устранить
основную причину повреждений (а это очень трудно), то ни
один из существующих методов ремонта не может гарантиро-
вать длительного срока службы. Автор считает целесообразным
дать некоторые полезные советы.
1. Следует удалить весь дефектный и поврежденный бетон.
Необходимо обеспечить очень прочное сцепление между ное-
вым бетоном или раствором и неповрежденным высокопроч-
ным основанием, для чего, возможно., потребуется удаление
значительного количества бетона. Новый бетон или раствор
должен быть очень прочным.
2. Минимальный расход цемента в бетоне для ремонтно-
восстановительных работ — 400 кг/м3, если толщина слоя но-
вого бетона не превышает примерно 750 мм. При большей
толщине слоя расход цемента в бетоне можно уменьшить до
360 кг/м3. Максимальное водоцементное отношение для таких
бетонов — 0,45, а для заполнителя следует использовать ка-
чественный щебень или кремневый гравий и хорошо отсорти-
рованный чистый песок. Существенно важными факторами яв-
ляются хорошее уплотнение смеси и последующий правиль-
ный режим выдерживания бетона. Следует принять особые ме-
ры, чтобы обеспечить, по возможности, гладкую поверхность;
в местах соединения нового слоя со старым бетоном не долж-
но быть выступов. Все неровности следует сгладить, а углуб-
ления заполнить мелкозернистым раствором на эпоксидной
смоле.
3. Место соединения бетонного основания с новым бетоном
разрушается особенно быстро, так как по периметру нового
бетона обычно появляется тонкая усадочная трещина. Для
предотвращения этого полосу бетона шириной примерно 300 мм
(150 мм на вновь уложенном и 150 мм на старом бетоне) ре-
комендуется обработать проволочной щеткой, чтобы удалить
все слабое цементное молоко. Затем эту полосу следует пок-
рыть двумя слоями эпоксидной смолы.
4. Как правило, ремонт необходимо проводить в кратчай-
шие сроки, но скорость производства работ не должна отри-
цательно сказываться на качестве. Следует рассмотреть воз-
можность использования сверхбыстротвердеющего портланд-
цемента или глиноземистого цемента. В обоих случаях мини-
мальный расход цемента должен быть таким же, как рекомен-
довано выше для обыкновенного портландцемента, но в случае
172
использования глиноземистого цемента максимальное водоце-
ментное отношение должно составлять 0,4- При использовании
этих двух типов цемента следует обращаться за'консультацией
к изготовителям; читатель может получить нужную ему ин-
формацию в главе 1.
5. Если площадь повреждения довольно велика, но глуби-
на незначительна, следует рассмотреть возможность использо-
вания высокопрочного торкрет’-бетона толщиной слоя не менее
75 мм. В зависимости от площади торкрет-бетон принято ар-
мировать тонкой сеткой из оцинкованной стали. Приведенная
кубиковая прочность торкрет'-бетоиа на 28 сут должна состав-
лять не менее 55 МПа. Торкретирование — операция специфи-
ческая и ее следует поручать только специализированным фир-
мам.
6. Опыт США по ремонту и восстановлению водосбросов
и успокоительных бассейнов показывает, что набрызг метал-
ла на поверхность высококачественного бетона повышает соп-
ротивление истиранию и кавитации. Этот тип отделочного слоя
более подробно рассмотрен в следующем разделе.
7. Последние работы, проведенные в США. свидетельству-
ют о том, что полимербетон, армированный волокном, может
быть исключительно стойким к воздействию как кавитации,
так и истирания. Водосброс плотины Дворшак в Айдахо был
весьма сильно поврежден. После многочисленных лаборатор-
ных исследований для восстановления наиболее сильно повреж-
денных участков Корпус инженеров принял решение исполь-
зовать фибробетон, пропитанный мономером на месте работ.
Краткие сведения о полимербетоне приведены в главе 1.
4.7. РЕМОНТ БЕТОНА, ПОВРЕЖДЕННОГО ВОДОЙ,
содержащей мелкую гальку и песок
Факторы, определяющие степень истирания поверхности бе-
тона быстротекущей водой, рассмотрены в главе 2. Из четы-
рех перечисленных факторов наиболее важным является, по-
видимому, качество бетона. Поверхность бетона, поврежден-
ного водой, несущей мелкую гальку и песок, сильно отлича-
ется от поверхности, поврежденной кавитацией. Износ может
происходить в колоннах трубопроводов, а также в нижней час-
ти сточного канала или туннеля на сравнительно больших от-
резках. Качественный бетон поразительно стоек к истиранию.
В коллекторах для сбора поверхностных вод, уложенных с
очень большим уклоном вниз по склонам Маунт Кармел в г. Хай-
фа, незаметно никаких признаков повреждений за период болс-е
15 лет. Сток волы по этим трубопроводам происходил только
зимой (с ноября по март), но за этот пятимесячный период в
среднем выпало примерно 600 мм осадков.
С другой стороны, большие желоба из монолитного желе-
173
зобетона, применяемые в Великобритании для транспортирова-
ния сахарной свеклы, смешанной с землей, каменной крош-
кой и крупным песком, повреждались на глубину 50—75 мм
примерно за 2 г. Условия эксплуатации таких желобов с точ-
ки зрения истирания были очень неблагоприятными по срав-
нению с условиями эксплуатации коллекторов для сбора по-
верхностных вод. Кроме того, качество бетона в сборных тру-
бах было, несомненно, гораздо выше, чем в желобах.
Если установлено, что бетон в конструкции удовлетвори-
тельного качества и разрушился только в отдельных местах,
то его можно восстановить путем тщательного местного ре--
монта высокопрочным бетоном. Места, подлежащие ремонту,
рекомендуется вырезать напорной струей или пилой с таким
расчетом, чтобы толщина слоя укладываемого нового бетона
была не менее 75 мм. Если обеспечение такой минимальной
толщины бетона не представляется возможным, тогда следует
использовать качественный цементно-песчаный раствор, содер-
жащий эмульсию бутадиен-стирольного каучука. Но даже в
этом случае толщина нового слоя должна быть не менее 30 мм.
Для более тонких слоев следует применять раствор на эпоксид-
ной смоле.
Что касается производства работ, то общие рекомендации
по ремонту бетона, поврежденного кавитацией, применимы и
в данном случае, за исключением того, что здесь, как прави-
ло, не требуется обеспечение очень гладкой поверхности. Од-
нако это зависит от гидравлических требований, предъявляе-
мых к сооружению.
В разделе, посвященном ремонту бетона, поврежденного
кавитацией, упоминалось об отделке поверхности бетона путем
набрызга металла. Этот метод отделки поверхности полов в
промышленных зданиях, где требуется высокая степень сопро-
тивления истиранию, был подробно описан автором в его мо-
нографии «Полы: конструкция и отделка». Этот отделочный
слой лучше всего наносить на высокопрочный монолитный бе-
тон соответствующей толщины, когда он находится еще в плас-
тичном состоянии. Смесь для набрызга состоит из портланд-
цемента, металлического заполнителя и добавки. Ее наносят
на бетон через несколько часов после его уплотнения и отдел-
ки поверхности. Фактор времени имеет существенное значе-
ние. Его можно определить только практическим опытом. Это
тонкое покрытие тщательно затирается вручную, а затем вы-
держивается обычным способом. При использовании черного
металла в результате ржавления мелких частиц железа в по-
верхностном слое появляются коричневые пятна. Такое ржав-
ление не оказывает вредного воздействия на долговечность
материала. Толщина отделочного слоя зависит преимуществен-
но от расхода металла. При расходе металла около 5 кг/м2
толщина слоя равна примерно 4 мм. Для очень суровых ус-
174
Рис. 4.27. Оборудование
для нанесения износоустой-
чивого слоя на нижнюю
часть бетонных труб («Ко-
лебраид Лимитед»)
ловий эксплуатации полов в промышленных зданиях иногда
расход металла составляет 45 кг на 1 м2 поверхности, а тол-
щина слоя достигает 12 мм. Отделочные работы с иабрызгом
металла производятся специализированными фирмами. Мате-
риал можно укладывать на поверхности, расположенные с нак-
лоном к горизонтали до 45°.
Рассмотренные методы ремонта можно применять только в
местах, куда рабочие имеют доступ, в частности, они приме-
нимы для труб диаметром как минимум 1000 м.м. Для труб
меньшего диаметра следует использовать специальное обору-
дование и методы. Было разработано и внедрено в практику
оборудование, которое обеспечивает устройство специального
износоустойчивого слоя на нижней части асбестоцементных и
бетонных труб. Используемый для этого слоя материал состо-
ит из обожженного боксита, смешанного со специально по-
добранной эпоксидной смолой. Бокситы весьма дороги, и по-
видимому, во многих случаях их можно было бы заменить тща-
тельно отобранным, отсортированным и промытым кремнем.
На рис. 4.27 показано оборудование для нанесения такого из-
носоустойчивого слоя на нижнюю часть бетонных труб.
4.8. Список литературы
KENN, М J., Protection of concrete from cavitation damage. Proc
I.C.E., (May 1971), Technical Note 48, pp. 5. Discussion, Proc. ICE. (Dec.
1971).
CLARK, R. R., Bonneville dam stilling basin. I. Amer. Concr. Inst., 52
(April 1956), pp. 821—837.
ANON., Polymerized fibrous concrete to tix dam spillway as research
continues on other applications. Engineering News Record, Jan. 9, 1975,
p. 10. *
KENN, M. J., Factors influencing the erosion of concrete by cavitation.
Construction Industries Research and Information Association (CIRIA)
Technical Note, (1968) (1), p. 15.
PERKINS, P. H., Floors—construction and finishes. Cement and Con-
crete Association, London, Dec. 1973, p. 132.
175
PERKINS, P. H„ Swimming Pools. Applied Science Publishers, Barking,
Essex, May 1971, p. 358.
SCHRADER, E. K. and MUNCH, A. V., Fibrous concrete repair of ca-
vitation damage. Proc. Л.8.С.Е., Journal of Construction Division, 102 (CO2)
(June 1976), pp. 385—402.
ГЛАВ/\ 5. РЕМОНТ ЛЮРСКИХ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ
Обычно считают, что морское сооружение находится в не-
благоприятной окружающей среде и условия ее воздействия
на такое сооружение называют «суровыми». Опыт подтверж-
дает, что морские сооружения подвергаются разрушению в
большей степени, чем большинство конструкций, расположен-
ных на суше. -•
Морское железобетонное сооружение может разрушаться в
результате воздействия различных факторов, зависящих в ос-
новном от его географического местоположения и условий на
площадке, а также от конструктивного решения, метода про-
изводства работ и качества бетона. Что касается географичес-
кого расположения, то чем теплее море, тем быстрее протека-
ют химические реакции. Кроме того, в таких районах, как, на-
пример, Красное море и Персидский залив, концентрация со-
лей в воде значительно выше, чем в зонах с более умеренным
климатом. В крайних районах севера и юга часть года море
покрыто льдом, и отрицательные температуры могут вызвать
механическое разрушение бетона. Когда вода в поверхностных
слоях бетона превращается в лед, ее расширение разрывает
бетон. Как правило, наиболее уязвимым является участок
сооружения в зоне брызг, т. е. от нижней точки отлива до оп-
ределенной точки над высшим уровнем прилива. Эта общая
высота зоны брызг зависит от степени воздействия окружаю-
щей среды н погодных условий.
Условия на площадке также оказывают значительное воз-
действие на долговечность бетона таких сооружений. Неко-
торые участки, на которых расположено сооружение, доста-
точно укрыты от воздействия погоды, другие не защищены
от действия штормов и порывистых сильных ветров. Такие
сооружения, как молы, набережные и волноломы, подвергаю-
ются иногда интенсивному истиранию песком и галькой, кото-
рые вместе с водой с силой ударяют по незащищенным по-
верхностям бетона. С другой стороны, те части сооружения,
которые расположены под нижней точкой отлива, эксплуати-
руются в относительно постоянном диапазоне температур, не
подвергаются переменным циклам увлажнения и высыхания и
не испытывают всю силу интенсивного воздействия волн и.вет-
ров.
Исследования долговечности бетона в морской воде ве-
176
дутся в ряде стран много лет. Результаты некоторых работ
включены в библиографию в конце этой главы. ^Норвежский
ученый профессор Гьёрв опубликовал данные о бетонных об-
разцах, которые находились в морской воде длительные пе-
риоды времени, некоторые — до 30 лет (см. журнал Амери-
канского института бетона, январь 1971). Эксперименты по-
казали, что портландцементы с относительно низким содержа-
нием трехкальциевого алюмината (менее 8%) обладали боль-
шей долговечностью, чем аналогичные цементы с более высо-
кими содержаниями СзА. Кроме того, эти эксперименты свиде-
тельствовали о том, что глиноземистый цемент так же дол-
говечен, как и лучшие портландцементы, производимые в Нор-
вегии и ФРГ. Между тем пока не существует точного и яс-
ного объяснения механизма реакции между портландцементом
и растворенными в морской воде солями, а также коррозии
стальной арматуры.
Фактические данные, получаемые при эксплуатации сущест-
вующих сооружений, противоречивы. Степень повреждений не-
которых сооружений более значительная, чем это можно бы-
ло бы разумно объяснить, в то время как другие демонстри-
руют неожиданную и поразительную долговечность. Часть
стальной арматуры в бетоне сооружений Малберри Харборе,
возведенных в 1943 г. для посадочных площадок, находилась
30 лет спустя в отличном состоянии, несмотря на то что тоД-
щина защитного слоя составляла всего 25 мм. Очевидно, что
первостепенное значение имеет качество бетона, определяемое
расходом цемента и водонепроницаемостью, а не толщина за-
щитного слоя. Это подтверждается долговечностью (отсутст-
вием коррозии арматуры) лодок из бетона в армоцемента, в
которых толщина защитного слоя часто бывает значительно
меньше 25 мм.
Химические составляющие морской воды рассмотрены в од-
ном из разделов главы 2. посвященном вопросу использования
морской воды при приготовлении бетона и раствора.
От химической агрессии бетон разрушается в результате
воздействия на него растворенных в воде сульфатов. В водах
Атлантики концентрация сульфатов составляет примерно
2000 мг/л. Считают, что сульфат магния является более агрес-
сивным, чем сульфат кальция и натрия в той же концентра-
ции. При концентрации сульфатов 2000 мг/л в грунтовой во-
де потребовалось бы применение сульфатостойкого портланд-
цемента для предотвращения сульфатной агрессии бетона. Од-
нако хорошо известно, что плотный и водонепроницаемый бе-
тон на портландцементе не разрушается от сульфатной агрес-
сии в нормальной морской воде на побережье Великобрита-
нии. Это явное противоречие до настоящего времени не име-
ет удовлетворительного объяснения; полагают, что присутст-
вие других солей замедляет эту реакцию. Следует отметить,
что вышеизложенное относится к «нормальной» морской воде.
В некоторых случаях вода в эстуариях и портах загрязнена
сточными водами и промышленными отходами. Кроме того,
если приливные и отливные течения имеют преграды, то кон-
центрация солей и агрессивных органических веществ в воде
прибрежной зоны может увеличиваться. В таких случаях воз-
можна коррозия бетоиа.
5.1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РЕМОНТА
Основной принцип ремонта любого железобетонного морско-
го сооружения заключается в том, что используемый для
ремонта бетон и раствор должны быть самого высокого ка-
чества, исходя из расхода цемента, водоцементного отноше-
ния, уплотнения и водонепроницаемости. Кроме того, сущест-
вуют особые требования, которые зависят от типа, места и
условий ремонта на площадке.
Вид цемента. Как правило, используется обыкновенный или
быстротвердеющий портландцемент. Сульфатостойкий порт-
ландцемент следует применять только в особых случаях, когда
концентрация сульфатов и температура морской воды значи-
тельно выше, чем в Атлантическом океане. Глиноземистый це-
мент может быть использован преимущественно в случаях,
когда требуется очень высокая скорость нарастания прочнос-
ти, например при бетонировании или торкретирования в про-
межутке между приливом и отливом. Время схватывания та-
кого цемента аналогично времени схватывания портландце-
ментов. Более подробная информация о глиноземистом цемен-
те и бетоне, изготовленном на этом цементе, дана в главе 1.
Хотя длительные испытания бетона на глиноземистом цемен-
те, погруженного в морскую воду, и показали, что глинозе-
мистый цемент так же долговечен, как и портландцемент, до
принятия окончательного решения об использовании глинозе,-
мистого цемента целесообразно обратиться за консультацией
к фирмам-изготовителям.
Расход цемента. Расход глиноземистого цемента и порт-
ландцемента должен быть не менее 400 кг на 1 м3 бетона. В
случае применения раствора смесь должна содержать не ме-
нее 1 ч. цемента на 3 ч. тщательно просеянного песка (по мас-
се).
Водоцементное отношение. В случае применения портланд-
цемента оно не должно превышать 0,45, а в случае глинозе-
мистого цемента — 0,4.
Заполнители (из естественных источников, согласно Бри-
танскому стандарту BS 882). В некоторых случаях заполни-
тели загрязнены солями, в основном хлоридами, а источников
пресной воды может оказаться недостаточно, чтобы полностью
отмыть их от солей. В этой монографии уже говорилось о том,
178
что если процентное содержание хлоридов (в пересчете на
безводный хлорид кальция) превышает 1,5% массы цемента,
то возможна коррозия арматуры. Можно применять меры пре-
досторожности (см. главу 2, раздел, касающийся использова-
ния морской воды для приготовления бетонной смеси). Од-
нако если концентрация хлоридов составляет 1,5% массы це-
мента, близка к этому значению или немного превышает его,
то расход цемента можно увеличить, что приведет к умень-
шению процентного содержания хлорида.
Удобоукладываемость. Удобоукладываемость смеси должна
обеспечить качественное уплотнение бетонной смеси в условиях
ее укладки на строительной площадке. Для бетона на порт-
ландцементе может потребоваться использование .пластифици-
рующей добавки. Для глиноземистого цемента такая потреб-
ность возникает очень редко вследствие его более крупного
помола, чем у портландцемента (удельная поверхность глино-
земистого цемента около 2500 см2/г по сравнению с 3300 см2/г
для обыкновенного портландцемента).
Добавки. Как правило, добавками, за исключением пласти-
фикаторов, пользоваться не следует. В случае применения гли-
ноземистого цемента добавки можно вводить с разрешения
фирмы-изготовителя. В условиях очень холодного климата
целесообразно использовать бетон и раствор на портландцемен-
те с воздухововлекающей добавкой, чтобы противодействовать
разрушительному воздействию отрицательных температур на
водонасыщенный бетон. При использовании глиноземистого
цемента нельзя применять добавки, в которых содержатся
хлориды.
Защитный слой бетона. Как правило, толщина защитного
слоя 'бетона должна быть не менее 50 мм. Однако, как отмеча-
лось ранее, более важным фактором, чем толщина защитного
слоя, является качество бетона. Для высококачественного тор-
крет-бетона толщину 20 мм считают вполне достаточной, но во
всех остальных случаях следует по возможности обеспечивать
защитный слой толщиной 40 мм. Когда при ремонтно-восстано-
вительных работах используют цементно-песчаный раствор,
автор рекомендует наносить его с помощью цемент-пушки, так
как это способствует тщательному уплотнению при низком во-
доцементном, отношении смеси.
В основном методы и оборудование, используемые при ре-
монте морских сооружений, аналогичны описанным в главах 3
и 4. При этом следует учитывать суровые условия окружающей
среды и трудности, которые всегда возникают при работах под
водой или в период между приливом и отливом. Любые дефек-
ты при производстве работ или низкое качество материалов
очень скоро становятся очевидными и начинается быстрое раз-
рушение.
Для ремонта морских сооружений автор считает целссооб-
179
разным использовать оцинкованную арматуру (см. главы 1 и
2). Дополнительные затраты в этом случае оправданы, так как
цинкование способствует защите стали. При ремонте морских
сооружений возникает ряд дополнительных трудностей: огра-
ниченность доступа, необходимость проведения работ под во-
дой и в период между отливом и приливом, воздействие не-
предвиденного шторма на отремонтированные конструкции.
Местонахождения, конструктивные решения и условия
эксплуатации морских сооружений значительно отличаются
друг от друга и эти факторы влияют на выбор метода проведе-
ния ремонтно-восстановительных работ. Различают следующие
виды ремонтно-восстановительных работ: подводный ремонт;
ремонт .между приливами и отливами и ремонт участков, рас-
положенных выше верхней точки .прилива, включая зону брызг;
ремонт бетона, разрушенного от истирания песком и галькой.
5.2. ПОДВОДНЫЙ РЕМОНТ
В большинстве случаев для проведения подводного ремонта
требуются относительно небольшие объемы материала, так как
повреждения сводятся, как правило, к растрескиванию и вы-
крашиванию бетона в сваях, опорах н т. п. Однако иногда при-
ходится укладывать под воду довольно значительные объемы
бетона для того, чтобы защитить фундаменты от размыва. В
этом случае может возникнуть необходимость в укреплении
фундамента. Существует три основных метода подводной уклад-
ки бетона: с помощью трубы или ковша с открывающимся
дном; укладка бетонной смеси в мешках; нагнетание цемент-
ного раствора в предварительно уложенный заполнитель. Ниже
кратко рассмотрены наиболее важные моменты, которые следует
учитывать при проведении работ такого вида. Подводные ра-
боты (это относится ко всем трем методам) резко отличаются
от работ, проводимых на суше. Их следует поручать только
специализированным фирмам, у которых есть необходимый
практический опыт и соответствующее оборудование.
5.2.1. Укладка бетонной смеси
с помощью трубы
В связи с особенностями выполнения таких работ расчетная
прочность бетона должна быть невысокой (не более 20 МПа),
а осадка конуса весьма значительной — 150—200 мм. В то же
время смесь должна быть достаточно связанной и не расслаи-
ваться во время транспортирования и укладки. Расход цемен-
та— не менее 400 кг/м3, а водоцементное отношение — не более
0,5. Часто приходится пользоваться пластификаторами. Для
подводной укладки бетонной смеси с размером заполнителя
20 мм диаметр трубы равен, как правило, 150 мм, а с размером
заполнителя 40 мм — 200 мм. Существенное значение имеет
180
тщательная я четкая организация таких работ, обеспечивающая
непрерывную подачу правильно запроектированной бетонной
смеси. Во время подводной укладки конец трубы должен быть
погружен в бетонную смесь на глубину примерно 400 мм. Сле-
дует обеспечить необходимое количество таких труб, так как
одна труба, как правило, предназначена для бетонирования
участка площадью до 30 м2. Когда бетон приходится уклады-
вать в несколько слоев, водолазы должны соответствующим
образом подготовить поверхность предыдущего слоя, т. е. уда-
лить все цементное молоко и т. п. Поверхность каждого слоя
должна быть по возможности горизонтальной.
5.2.2. Укладка бетонной смеси
с помощью ковша с открывающимся дном
Важно, чтобы ковш был полностью загружен, а затем мед-
ленно опущен под воду на ранее уложенный бетон. Масса са-
мого ковша н его содержимого достаточна для того, чтобы
обеспечить его погружение в бетон. Затем ковш немного при-
поднимают и бетон вытекает из него на окружающий пластич-
ный бетон. Состав смеси п осадка конуса аналогичны рекомен-
дованным для подводной укладки бетонной смеси с помощью
трубы. Процесс производства подводных работ с использова-
нием ковша с открывающимся дном протекает более медленно,
чем с помощью трубы.
Некоторые инженеры, имеющие опыт подводной укладки
бетона с помощью трубы и ковша с открывающимся дном, счи-
тают, что последний метод более целесообразно использовать
при укладке небольших объемов бетона.
5.2.3. БЕТОННАЯ СМЕСЬ В МЕШКАХ
Укладка бетонной смеси в мешках, согласно отчету Обще-
ства .по бетону № 52018 «Подводное бетонирование», исполь-
зуется в настоящее время весьма ограниченно. Однако опыт
автора показывает, что этот метод можно успешно применять
для защиты сооружений от механических повреждений и от
размыва как на мелководье, так и на относительно большой
глубине. Состав бетонной смеси для ремонта морских сооруже-
ний должен быть нормальным, т. е. 360—400 кг цемента на
1 м3 бетона. Применяется довольно сухая смесь — водоцемент-
ное отношение 0,35 или менее. Мешки изготовляют из джута,
но в настоящее времЯ| появился полиэтилен с мелкими отверстия-
ми, обладающий большой прочностью и долговечностью. Меш-
ки с бетоном обычно укладывают так, чтобы между ними как
и при кладке стены из'бетонных блоков создавалась перевязка.
181
5.2.4. Нагнетание цементного раствора
в предварительно уложенный заполнитель
Отсортированный заполнитель, аналогичный заполнителю,
который применяют для обычного бетона, укладывают в опа-
лубку или в подготовленный котлован. Цементный раствор
нагнетается на нижний уровень заполнителя и поднимается
вверх, вытесняя воду. Этот метод требует использования патен-
тованного оборудования и технологии и при правильном про-
изводстве работ дает бетон отличного качества. Преимущества
этого метода можно использовать в ситуациях, где трудно осу-
ществлять укладку бетона, как, например, при укреплении
фундаментов. Но этот метод также успешно применяли, когда
можно было укладывать бетон с помощью трубы или ковша с
открывающимся дном. Для повышения пластичности цемент-
ного раствора специализированные фирмы, выполняющие этот
вид работ, вводят в раствор добавки, например золу-унос.
Состав растворной смеси принимают обычно следующим: при-
мерно 1 ч. обыкновенного портландцемента на 1,5—2 ч. чистого
песка. Водоцементное отношение не должно превышать 0,5.
Контроль прочности полученного бетона осуществлять трудно;
чтобы изготовить кубики для испытания бетона, следует ис-
пользовать специальные методы. Более подробная информация
по этому вопросу и по другим методам подводного бетониро-
вания опубликована в упомянутом отчете Общества по бетону.
5.2.5. Общие принципы подводных
цементных работ
Как сообщалось ранее, большая часть ремонтно-восстанови-
тельных работ, проводимых на морских сооружениях, вклю-
чает 'местный ремонт или создание бетонной оболочки вокруг
железобетонных элементов (овай, опор и т. п ). Выполнять та-
кие работы под водой с помощью цементирующих материалов
(бетона или раствора) трудно. Для каждого отдельного соору-
жения требуется разработка наиболее удовлетворительных и
эффективных технических приемов. Трещины, которые не при-
вели к разрушению элемента, и другие незначительные повреж-
дения можно успешно заделывать эпоксидными смолами и
раствором на их основе. На рис. 5.1 показано специальное обо-
рудование для разбрызгивания эпоксидной смолы под водой.
Серьезные повреждения сооружений требуют для ремонт-
ных работ применения бетона или торкрет-бетона. Прежде все-
го необходимо установить степень разрушения. Когда повреж-
денная часть конструкций находится под водой, использование
телевизионной системы, работающей по замкнутому каналу,
дает полезную исходную информацию. Однако для точной
оценки степени повреждений и последующей разработки наи-
более целесообразного метода ремонта необходимо тщательное
обследование водолазами.
182
Рис. 5.1. Устройство для
нанесения под водой поли-
мерных покрытий на бетон
и сталь («Колебранд Ли-
митед»)
При эксплуатации сооружения под водой бетон покрывает-
ся морскими наростами (морскими водорослями, ракушками
и т. п.). Все этп наросты необходимо полностью удалять, и лишь
после этого определять фактическую степень разрушения. Все
морские наросты можно быстро .и полностью снять с помощью
напорной струи воды. Краткое описание метода приведено в
этой главе несколько позже. Напорной струей воды с давле-
нием в выпускном отверстии около 40 МПа уже много лет поль-
зуются для очистки корпусов судов. В настоящее время ее стали
применять и в строительной практике для очистки и резки
бетона.
Общепринятый метод ремонта сильно поврежденных свай
ниже уровня воды связан с устройством обоймы из армирован-
ного торкрет-бетона. Обойма образуется из отдельных секций,
которые последовательно опускаются до проектного положе-
ния. Затем пространство между обоймой и сваей заполняется
раствором.
Автор благодарен Семент Ган Компани за предоставление
данных о производстве работ, которые кратко изложены ниже.
Поврежденные элементы представляли собой предварительно
напряженные сборные полые сваи круглого сечения, которые
поддерживали железобетонную платформу на отметке примерно
28 м выше дна моря. После тщательного обследования (кото-
рое проводилось как с помощью телевизионной установки, так
и водолазами) было решено для поврежденных свай выполнить
обоймы от нижнего уровня воды до отметки примерно 1,5 м
ниже морского дна, которое для этой цели углублялось с по-
мощью напорной струи воды. Участки свай выше нижнего
уровня воды непосредственно восстанавливались армирован-
ным торкрет-бетоном.
Опалубку изготовили из стального листа и установили
вокруг сваи выше уровня воды. По отношению к телу сваи она
фиксировалась специальными прокладками. Для быстрого и
свободного освобождения от обоймы ич торкрет-бетона опалуб-
183
Рис. 5.2. Повреждение сваи
пристани выше иижней
точки отлива («Семент
Ган Компани Лимитед»)
ки покрывали смазкой для форм и оборачивали пропитанной
битуминозным составом грубой тканью из пеньки и джута.
Затем вокруг опалубки устанавливали арматурный каркас и на
конструкцию наносили слой высококачественного торкрет-
бетона общей толщиной около 75 мм. Это позволяло создать
защитный слои толщиной 20 мм с внутренней стороны и 35 мм —
с наружной. Опыт показал, что такая толщина защитного слоя
вполне достаточна. Торкрет-бетон имел необходимую плотность,
водонепроницаемость и прочность на сжатие не менее 45 МПа.
В рассматриваемом случае при торкретировании был исполь-
зован глиноземистый цемент. Это позволяло каждую секцию
распалубливать через 24 ч.
Обойму изготовляли из торкрет-бетона по секциям, самая
большая из которых имела длину Эми весила около 6 т. После
того, как торкрет-бетон набрал прочность около 30 МПа, обой-
ма осторожно освобождалась от стальной опалубки и опуска-
лась под воду, при этом небольшой участок с выпусками арма-
туры для соединения со следующей секцией оставался выше
уровня воды. Таким образом создавалась монолитная обойма
необходимой высоты. После того, как заканчивалось изготов-
ление обоймы на требуемую высоту, пространство между
обоймой и сваей заполняли специально подобранным раство-
ром, который схватывался в воде.
Для ремонта сван выше нижней точки отлива применялся
торкрет-бетон, наносимый после установки арматурных кар-
касов.
Производство работ было усложнено высоким уровнем при-
ливов (около 6 м) и сильными, практически непредсказуемыми
приливными течениями. В период проведения ремонтно-вос-
становительных работ эксплуатация платформы не прерывалась,
поскольку она была связана с главной пристанью пешеходной
дорожкой длиной 150 м.
На рис 5.2 показано повреждение сван пристани выше
нижней течки отлива.
184
5.2.6. Ремонт с помощью эпоксидных смол
Возможны случаи, когда сваи и другие части сооружения
ниже уровня воды имеют незначительные повреждения. На
начальном этапе такие повреждения часто не влияют на проч-
ность или устойчивость конструкции, но если их и ликвидиро-
вать вовремя, разрушение будет прогрессировать и в конечном
итоге придется производить капитальный весьма дорогой ре-
монт или даже замену поврежденного элемента..
Как правило, разрушения объясняются образованием тре-
щин (иногда неизвестного происхождения), выкрошиванием
бетона на гранях элемента и повреждениями небольших участ-
ков бетона. Все это значительно увеличивает возможность
проникания морской воды к арматуре и ее коррозии, что в
свою очередь приводит к весьма значительному расслоению
бетонного элемента. Старая пословица «берегись бед пока их нет»
подходит как нельзя лучше к срочному ремонту незначитель-
ных повреждений в морских сооружениях. Независимо от
длительности нахождения бетонного элемента в морской воде
следует проводить обычную очистку и подготовку поверхности
бетона. Объем подготовительных работ зависит от условий на
стройплощадке и степени повреждений. В теплых тропических
водах морские наросты появляются и разрастаются гораздо
быстрее, чем в более холодных морях.
Ремонт, рассмотренный в данном разделе, в настоящее
время проводят специализированные фирмы.
Состав модифицированных эпоксидных смол можно под-
бирать таким образом, чтобы он в максимальной степени отве-
чал требованиям данной строительной площадки. Смолы будут
схватываться и отверждаться под водой; их можно наносить
безвоздушным разбрызгиванием, щеткой или валиком
Наилучшие результаты при обработке и очистке поверх-
ности бетона перед нанесением эпоксидной смолы дает напор-
ная струя воды. Если использование необходимого оборудова-
ния нерентабельно вследствие условий на стройплощадке или не-
большого объема ремонтных работ, то бетон следует очищать
обычными проволочными щетками. В этом случае, как при лю-
бом виде ремонта, большое значение имеет тщательная и пол-
ная очистка п подготовка поверхности поврежденного бетона.
Смолу следует наносить на поверхность как можно быстрее
после очистки. В некоторых местах, например в широких усть-
ях рек, в доках и портах, вода бывает настолько мутной, что
видимость сильно затруднена. Это, естественно, очень усложняет
ремонт, особенно подготовительные работы. Смолу в виде за-
мазки можно наносить вручную. Ремонт, проводимый таким
методом, дает удовлетворительные результаты.
Для ремонта раскрошившихся граней элементов и других
поврежденных участков бетона можно использовать растворы
185
на эпоксидной смоле, которые состоят из смолы и чистого су-
хого тщательно отсортированного кварцевого песка. Как пра-
вило, раствор следует наносить тонкими слоями, каждый не
более 6 мм. Однако если используется тиксотропный наполни-
тель в сочетании с мелким заполнителем, эту толщину можно
значительно увеличить; фактическую толщину каждого слоя
следует устанавливать путем нанесения пробных слоев. Таким
способом слой раствора можно доводить почти до любой тре-
буемой толщины. Каждый предыдущий слой должен «схва-
титься» до нанесения последующего. Термин «схватиться»
означает, что предыдущий слой не нарушается в процессе на-
несения последующего.~В тех случаях, когда скорость произ-
водства работ определяет весь процесс, эта задержка особенно
нежелательна.
При необходимости нанесения толстых слоев на такие эле-
менты, как сваи, можно использовать метод устройства обоймы
из торкрет-бетона. Для более общих целей можно применять
специально сконструированную опалубку, которая крепится к
поверхности бетонного элемента. Автор признателен фирме
«Колебранд Лимитед» за предоставленное ему описание скон-
струированной этой фирмой специальной опалубки для подвод-
ных ремонтных работ. Опалубка представляет собой прочный
водонепроницаемый ящик с пятью сторонами, причем кромки
этого ящика с открытой стороны покрыты толстым слоем упру-
гого пористого полиуретана. Бетон ремонтируемой конструк-
ции обрабатывают обычным способом, но ту часть поверхности,
к которой будет крепиться опалубка, следует заглаживать
более тщательно. Затем на поверхность бетона валиком или
путем безвоздушного распыления наносят толстый слой эпок-
сидной смолы. Яшик прочно устанавливают в требуемое поло-
жение над подготовленной поверхностью, а затем с помощью
сжатого воздуха удаляют из него воду. Затем внутрь свободной
от воды коробчатой опалубки нагнетают бетон. Для выхода
воздуха во время заполнения опалубки бетоном предусмотрено
специальное устройство.
С целью самоуплотнения бетонную смесь следует проекти-
ровать с большой осадкой конуса; для обеспечения долговеч-
ности расход цемента должен быть не менее 450 кг/м3 бетона;
водоцементное отношение — не более 0,5, а еще лучше — 0,45.
В определенной дозировке, не приводящей к потере прочности
бетона, можно использовать пластифицирующие добавки. Для
таких ремонтных работ весьма целесообразны недавно появив-
шиеся суперпластификаторы, так как они дают возможность
применять бетон с низким водоцементным отношением. Таким
образом, бетонные конструкции можно ремонтировать и под
водой. Это имеет много очевидных преимуществ для выполне-
ния ремонтных работ ниже предельной точки отлива и в пе-
риод между приливами и отливами.
1RG
5.3. РЕМОНТ В ПЕРИОД МЕЖДУ ОТЛИВОМ
И ПРИЛИВОМ,
НАД ВЫСШЕЙ ТОЧКОЙ ПРИЛИВА И В ЗОНЕ БРЫЗГ
Участок между средними уровнями нижней точки отлива и
высшей точки прилива является по существу нижней частью
«зоны брызг». Обычно считают, что эта зона подвержена наи-
более суровому воздействию окружающей среды. Именно в этой
зоне наблюдаются наибольшие колебания влажности и темпе-
ратуры бетона. Период нахождения бетона в воде различен.
Цикл прилива у берегов Великобритании равен примерно 12 ч
(от высшей точки отлива до высшей точки прилива). Совер-
шенно очевидно, что бетон, находящийся непосредственно под
высшим уровнем прилива, погружается в воду на самый корот-
кий период времени, в то время, как бетон над нижней точкой
отлива находится под водой самое длительное время. Когда
бетон находится над уровнем воды, он может подвергаться
воздействию брызг, вызванных ветром, а также песка и гальки,
ударяющих по нему с большой силой вместе с волной. Пробле-
ма механического истирания бетона рассмотрена в следующем
разделе.
В таких районах, как Персидский залив и-Красное море,
температура на солнце может достигать 60—65° С. Когда на бе-
тон, имеющий примерно такую температуру, попадают брызги
очень соленой воды, они легко впитываются поверхностными
слоями. Ночью температура резко падает. Такие перепады
температуры в сочетании с прониканием соли в поры вызывают
расслоение поверхностных слоев бетона. Аналогичный цикл
переменного смачивания и высыхания, нагревания и охлажде-
ния происходит и в умеренных зонах, но гораздо менее интен-
сивно.
С другой стороны, на крайнем севере и юге море замерзает.
Замерзает также и влага, проникшая в поверхностные слои
бетона. Расширение при замерзании поглощенной влаги может
вызвать напряжения, вполне достаточные для растрескивания
и выкрашивания бетона. Для снижения воздействия отрица-
тельных температур часто используют бетон с воздухововлекаю-
щими добавками. Вовлечение примерно 4,5% воздуха изменяет
структуру пор бетона, а это помогает очень эффективно бо-
роться с отслаиванием и выкрашиванием бетона при отрица-
тельных температурах.
Автору не приходилось видеть публикаций, посвященных
использованию бетона с воздухововлекающими добавками для
строительства морских сооружений, кроме как в условиях очень
сурового климата. Бетон с воздухововлекающими добавками
особенно целесообразно применять для ремонта, когда старый
бетон легко отслаивается вследствие отложения соли в поверх-
ностных слоях. Необходимо прежде всего выполнять все те тре-
187
бования, которые предъявляются к получению высококачест-
венного бетона (см. п. 5.1).
Ремонт бетонных морских сооружений в зоне приливов и
отливов всегда приходится проводить, соревнуясь со временем.
Нигде так не важны, как здесь, тщательная и детальная под-
готовка и организация проведения работ. Все необходимое для
работы (материалы, оборудование, рабочая сила), должно быть
заранее так спланировано, чтобы при начале цикла прилива и
отлива можно было, не теряя времени, выполнять очередную
часть работ. Критическим участком является зона в нижней точ-
ке отлива, где время возвращения прилива самое короткое. У
берегов Великобритании обычный период от высшей точки
прилива до низшей точки отлива равен 6 ч и от низшей до выс-
шей — также 6 ч. Это означает, что бетон следует защищать и
не допускать повреждения его поверхности наступающим при-
ливом, который всегда влечет за собой определенное воздейст-
вие волн и часто довольно сильные течения. Непоправимые по-
следствия может вызвать шторм.
Для защиты отремонтированных горизонтальных и наклон-
ных поверхностей от воздействия прилива (но не шторма)
можно успешно использовать джутовые мешки, обмазанные
цементным раствором, изготовленным с применением примерно
50% обыкновенного портландцемента и 50% глиноземистого
цемента. Эта смесь обычно обеспечивает мгновенное схваты-
вание. Точное дозирование следует устанавливать пробными
замесами, так как скорость схватывания зависит от химиче-
ского состава двух фактически используемых цементов. Мешки
следует прижимать большими камнями или подобными пред-
метами так, чтобы они не сдвигались наступающим приливом.
В целях защиты пластичного бетона на его поверхность вместо
джутовых мешков можно непосредственно распылять смесь из
цементов, которую следует немедленно слегка обрызгивать
водой. Эта смесь схватывается почти мгновенно, образуя защит-
ную корку. Затем на эту корку с целью обеспечения дальнешей
защиты можно уложить джутовые мешки, полиэтиленовую
пленку с мелкими отверстиями или доски. Кроме этого требо-
вания — первоначальной защиты — ремонт осуществляется
обычным способом, но с исключительной четкостью. Следует
соблюдать основные правила по дозированию смеси, устройст-
ву защитного слоя, арматуры и необходимой степени уплотне-
ния бетонной смеси, как это указано в начале главы.
В случае использования опалубки, например для колонн, ба-
лок, плит перекрытий, сама опалубка обеспечивает необходи-
мую защиту до тех пор, пока бетон не наберет достаточной проч-
ности н пе сможет сопротивляться механическим воздействиям.
Следовательно, период выдерживания конструкции в опалубке
может быть значительно большим, чем это потребовалось бы
для сооружений на суше. Не следует забывать, что иногда
188
шторм возникает внезапно, и бетон, не набравший соответст-
вующей прочности, может получить серьезные повреждения от
ударов волн, песка и гальки. В таких ситуациях нецелесообраз-
но и 'нежелательно заранее устанавливать сроки распалубки. В
технических условиях должна быть гибкая формулировка, поз-
воляющая прорабу решать этот вопрос самостоятельно. Но для
того, чтобы пойти навстречу подрядчику и дать ему возмож-
ность правильно оценить объем работ, в нормы следует вклю-
чить параграф относительно выдерживания бетона в опалубке
сверх положенного времени.
Следует также учитывать возможность использования сверх-
быстротвердеющего портландцемента «свифткрита», некоторые
сведения о котором были приведены в главе 1. Его стоимость
выше стоимости обыкновенного портландцемента на 50—60%.
Скорость твердения портландцементов значительно отличает-
ся от скорости твердения глиноземистого цемента. При исполь-
зовании глиноземистого цемента вряд ли придется держать
бетон в опалубке более 24 ч по окончании укладки. При ис-
пользовании обыкновенного или быстротвердеющего портланд-
цемента снимать опалубку раньше чем через 7 сут нецеле-
сообразно. Однако стоимость глиноземистого цемента примерно
в четыре раза выше стоимости обыкновенного портландцемента.
Опыт автора показывает, что при производстве ремонтных
работ новый бетон на глиноземистом цементе можно уклады-
вать на затвердевший бетон, приготовленный на портландце-
менте. Аналогичным образом торкрет-бетон на глиноземистом
цементе можно наносить на затвердевший бетон на портланд-
цементе. Торкрет-бетон на портландцементе требует такой же
защиты, как обычный бетон. Требование о необходимости за-
щиты отремонтированных участков в течение до 14 сут в очень
холодную погоду может привести к значительному увеличению
общей стоимости ремонтных работ.
Ранее упоминалось о том, что «нормальные» воды в Атлан-
тическом океане не оказывают агрессивного химического воз-
действия на качественный бетон, приготовленный с применением
портландцемента. Это также относится и к глиноземистому
цементу. Никто, конечно, не станет возражать против исполь-
зования сульфатостойкого портландцемента; некоторые инже-
неры считают это гарантией от возможной агрессии сульфатов,
так как они очевидно полагают, что небольшое увеличение
стоимости вполне оправдано. Те инженеры, которые разделяют
эту точку зрения, должны помнить о том, что в этом случае
необходим такой же расход цемента и низкое водоцементное
отношение. Кроме того, некоторые сульфатостойкие портланд-
цементы являются иизкотермичными. Последнее может явиться
причиной довольно низкой прочности бетона в раннем возрасте
(1—3 сут). Если скорость нарастания прочности имеет суще-
ственное значение, то следует обратиться к фирме-изготовителю
IRQ
прежде, чем принять окончательное решение, об использовании
того или иного сульфатостойкого портландцемента для ремон-
та морских сооружений. Качественные, правильно приготовлен-
ные бетон и раствор на глиноземистом цементе более устойчи-
вы к воздействию сульфатов, чем бетон и раствор на обыкно-
венном и быстротвердеющем портландцементе.
В эстуариях, портах и других закрытых местах химические
свойства морской воды могут значительно отличаться от хими-
ческих свойств ее в открытом море. Следовательно, при рас-
смотрении вопроса о ремонте морских сооружений в таких
местах рекомендуется уточнить, не произошло ли разрушения
бетона в существующей конструкции. Оно может произойти
полностью или частично вследствие химической агрессии, выз-
ванной повышенными концентрациями агрессивных химических
веществ в воде, иле и грязи, через которые проходят сваи и
другие элементы. Нижние течения многих рек сильно загряз-
нены промышленными отходами. Пробы воды, ила и других
веществ, которые будут контактировать с бетоном, следует брать
регулярно в течение возможно более длительного периода вре-
мени, чтобы получить наиболее достоверные данные о хими-
ческом составе и его возможных изменениях.
5.4. РЕМОНТ МОРСКИХ СООРУЖЕНИЙ.
ПОДВЕРЖЕННЫХ ИСТИРАНИЮ ПЕСКОМ
И ГАЛЬКОЙ
Береговые защитные сооружения, такие, как прогулочные
набережные и волноломы, являются сооружениями, которые
наиболее интенсивно подвергаются 'истиранию (рис. 5.3). При-
мерно с 1967 г. Комитет по морским воздействиям Института
гражданских инженеров специально занимается проблемой ис-
тирания бетона! в морских сооружениях.
Исследования, проведенные научным сотрудником Ассоциа-
ции по цементу и бетону по просьбе этого Комитета, показали,
что истирание является серьезной проблемой в ряде районов
морского побережья. Мало что достоверно известно о факто-
рах, влияющих на этот вид повреждения бетона. Поэтому ре-
монт поврежденного бетона приходится проводить на основе
имеющегося опыта. Это означает, что восстановленный бетон вряд
ли будет более устойчив к истиранию морской водой с песком
и галькой, чем бетон в существующей конструкции. В местах,
где происходит истирание, были предусмотрены специальные
устройства для установки экспериментальных панелей, изготов-
ленных из разных по составу бетонных смесей, с разными запол-
нителями и цементами. Состав смесей был в пределах 1:6 и
1:7; использовались обыкновенный, быстротвердеющий и суль-
фатостойкий портландцементы и глиноземистый цемент; все за-
полнители отвечали Британскому стандарту BS 882 «Естествен-
но
Рис. 5.3. Железобетонная
опора, поврежденная в ре-
зультате интенсивного ис-
тирания песком и галькой
(«Семент энд Конкрит Ас-
соснэйшп»)
ные заполнители для бетонов». Данные о водоцементных от-
ношениях неизвестны. Бетонные смеси, по мнению автора, были
довольно тощими для морских сооружений: при составе смеси
1:6 и предполагаемом водоцементном отношении 0,55 расход це-
мента составляет примерно 310 кг/.м3 бетона. В смеси состава
1:7 и с водоцементным отношением 0,6 расход цемента умень-
шается примерно до 280 кг/м3, в то время, как в нормах СР
ПО для бетона конструкций, эксплуатируемых в суровых усло-
виях окружающей среды, расход цемента составляет примерно
360 кг/м3; в данной же монографии рекомендуемый расход це-
мента для ремонта морских сооружений — 400 кг/м3.
В случае применения для морских сооружений неармирован-
ного монолитного бетона с расходом цемента 400 кг/м3 будет
возникать проблема температурно-усадочных трещин. В таких
случаях для ядра монолита целесообразно предусматривать
более тощую смесь, а для наружных слоев — более жирную с
низким водоцементным отношением. Это можно осуществить
с помощью разделительной скользящей опалубки, устанавли-
ваемой между бетоном разных составов, которые следует укла-
дывать одновременно.
При рассмотрении вопроса истирания морских сооружений
автор считает целесообразным использовать имеющуюся инфор-
мацию об истирании бетонных .полов в промышленных зданиях.
Условия окружающей среды, безусловно, разные, но верхний
отделочный слой пола, который подвергается воздействию под-
вижной нагрузки, может дать полезные данные для анализа
воздействия песка и гальки в набегающих на конструкцию вол-
нах.
Опыт эксплуатации бетонных полов в промышленных здани-
ях показывает, что бетон с высоким содержанием цемента и
низким водоцементным отношением обладает гораздо большей
191
прочностью на истирание, чем тощий бетон на тех же заполни-
телях. Увеличение расхода цемента, уменьшение водоцемент-
ного отношения и применение пластифицирующей добавки ока-
залось более экономичным, чем доставка твердых заполните-
лей на большие расстояния. Влияние твердости заполнителя
на износостойкость бетонного пола меньше, чем качества са-
мого бетона. Интересным примером прочности на истирание ка-
чественного бетона с большим содержанием цемента является
водобой прогулочной набережной в Литтлстоуис. При его ре-
конструкции, которая проводилась фирмой Кент Ривер Осори-
ти с 1960 по 1966 г., были использованы плиты из твердого из-
вестняка,' вделанные в мелкозернистый'бетон.' Состав бетонной
смеси был следующим: 1 ч. сульфатостойкого портландцемента
на 2,5 ч. кремневого гравия, 4% вовлеченного воздуха и 2%
хлорида кальция, который добавляли для ускорения схватыва-
ния и твердения. Водоцементное отношение неизвестно, но рас-
ход цемента в смеси составлял- примерно 620 кг/м3. Прочность
бетона на истирание была весьма значительной, фактически она
превышала износоустойчивость плит из твердого известняка.
Арматуры в бетоне не было. Имеющиеся в настоящее время
данные дают возможность предположить, что первоначальное
повреждение поверхности бетона, вызванное наступившим при-
ливом или преждевременной распалубкой, может быть основ-
ной причиной ранней и довольно быстрой эрозии.
В настоящее время не представляется возможным дать спе-
циальные рекомендации, основанные на результатах научно-
исследовательских работ или экспериментальных данных.
Поэтому при проведении ремонтных работ необходимо исполь-
зовать практический опыт, полученный при выполнении анало-
гичных работ, а также оборудование и методы, которые оправ-
дали себя при выполнении других видов работ.
В связи с этим основные рекомендации автора сводятся к
следующему.
1. Расход цемента в смеси должен быть не менее 400 кг на
1 м3 бетона;
2. Водоцементное отношение при использовании портланд-
цементов не должно превышать 0,45, а при использовании
глиноземистого цемента —0,4.
3. Заполнители должны быть по возможности износостой-
кими. Как правило, кремневый гравий и дробленый гранит бо-
лее устойчивы к истиранию, чем известняки и песчаники. Если
требуется относительно небольшое количество бетона, то целе-
сообразно использовать глиноземистый цемент с особым типом
заполнителя, называемого «алаг». Алаг — это дробленый и
отсортированный клинкер глиноземистого цемента, который
можно использовать только с глиноземистым цементом.
4. Следует принимать особые меры предосторожности для
защиты бетона (или торкрет-бетона в случае его применения
192
для ремонтных работ) от 'повреждений (дажеповерхностных!),
вызываемых приливами.
Для специалистов, которые интересуются этими вопросами
и имеют возможность проводить эксперименты, автор предла-
гает следующее.
1. Путем набрызга металла на поверхность пластичного
монолитного бетона можно получить износоустойчивый поверх-
ностный слой (как на полах промышленных зданий). Бетон
должен быть такого же качества, как бетон для ремонта мор-
ских сооружений, рассмотренный ранее. Материал для отделки
поверхности набрызгом состоит из мелко измельченного желе-
за, предварительно смешанного с цементом. Толщина поверх-
ностного слоя обычно принимается равной примерно 3 мм, а
количество железа — около 5 кг на 1 м2 поверхности. Для
очень интенсивных и тяжелых условий эксплуатации расход
железа значительно возрастает — примерно до 45 кг на 1 м2. В
таких случаях поверхностный отделочный слой укладывается
в виде покрытия толщиной примерно 10 мм на монолитное бе-
тонное основание. Этот вид отделочных работ пригоден только
для горизонтальных или наклонных поверхностей с углом
наклона до 45°. Таким способом можно изготовлять сборные
блоки, используемые затем для-вертикальных и крутонаклон-
ных элементов.
2. Сборные бетонные плиты или блоки можно изготовлять
на глиноземистом цементе, с заполнителем алаг. Затем эти
сборные блоки укладывают в мелкозернистый бетон на глино-
земистом цементе с заполнителем алаг, на глиноземистом це-
менте с естественным заполнителем или на портландцементе
с естественным заполнителем. Качество бетонной смеси как
для сборных элементов, так и для монолитного бетона, при-
меняемого для заделки, должно отвечать требованиям, предъ-
являемым к материалам для ремонта морских сооружений.
3. Для увеличения сопротивления удару и трещинообпазо-
ванию в рассмотренный ранее качественный бетон можно до-
бавлять примерно 3% фибры (по массе). Проблема использо-
вания фибры в бетоне разрабатывается сейчас .во многих
странах.
5.5. МОРСКИЕ НАРОСТЫ НА БЕТОНЕ
Морские наросты на бетонных сооружениях появляются весь-
ма быстро даже в холодных морях и морях с умеренной темпе-
ратурощводы. В теплых водах тропических морей эти наросты
появляются чрезвычайно быстро. И в первом, и во втором слу-
чае довольно трудно удалять все эти морские водоросли, ра-
кушки и т. п. Иногда задают вопросы, как влияет длительное
воздействие этих наростов на долговечность бетона. Автору не
приходилось видеть каких-либо опубликованных данных, кото-
7 Зак. 75
193
рые свидетельствуют о том, что морские водоросли, ракушки и
многие тысячи других морских организмов оказывают вредное
воздействие на долговечность бетона хорошего качества. В
поверхностных слоях, вероятно, происходит небольшая потеря
извести, но этим дело и ограничивается. При соответствующем
защитном слое для арматуры из плотного водонепроницаемого
бетона это не имеет существенного значения.
Часто возникает необходимость снимать все эти наросты с
водосливов и ступеней, прогулочных набережных и волнорезов
перед набережными в связи с тем, что они делают поверхность
бетона очень скользкой. Наилучшие результаты в таких слу-
чаях дает применение напорной струи воды. Применение ядов,
добавляемых в бетонную смесь или наносимых на поверхность,
опасно, если с таким бетоном контактируют люди. Такие про-
филактические мероприятия задерживают рост морских орга-
низмов лишь на короткое время и, следовательно, требуют
регулярного повторения.
Однако морские наросты могут весьма существенно сни-
жать пропускную способность приемных сооружений для мор-
ской воды в электростанциях. В настоящее время ведутся
изыскания с целью разработки методов, позволяющих пол-
ностью исключать рост этих морских организмов. Подробный
отчет об этой работе был опубликован Лабораторией граж-
данского строительства Военно-морского строительного центра
в Калифорнии (авторы и название этого отчета даны в библио-
графии в конце этой главы). В результате исследований было
установлено, что при использовании пористых заполнителей из
вспученного сланца, пропитанных креозотом или некоторыми
другими ядовитыми химическими веществами, можно получить
износостойкий бетон, не обраставший морскими водорослями и
ракушками в течение четырех лет. Этот специальный тип бето-
на обладал средней прочностью около 25 МПа. Образцы бето-
на выдерживали в морской воде у берегов Кубы и Калифорнии
недалеко от поверхности океана и на глубине примерно 35 м.
5.6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАПОРНОЙ СТРУИ ВОДЫ
ДЛЯ ОЧИСТКИ И ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ БЕТОНА
ДО ПРОВЕДЕНИЯ РЕМОНТНЫХ РАБОТ,
А ТАКЖЕ ДЛЯ РЕЗКИ БЕТОНА
5.6.1. Очистка и подготовка поверхности
Струя воды, текущая с большой скоростью (под высоким
давлением), используется для различных инженерных целей,
особенно в морской промышленности, уже 15—20 лет. Однако
в строительной промышленности (кроме очистки стальных кон-
струкций) этот метод стали применять лишь последние не-
сколько лет.
194
Научно-исследовательские работы, проведенные Ассоциа-
цией по научным исследованиям и информации в строительной
промышленности (CIRIA), показали, что напорная струя воды
может очищать стальные конструкции не менее эффективно,
чем струя дроби или крупного песка. Работы в этой области
продолжаются. То, что напорная струя воды кроме ржавчины
и окалины удаляет с обрабатываемой поверхности все или
почти все следы агрессивных химических веществ, дает осно-
вание полагать, что такой метод очистки является наиболее
совершенным. Дробеструйная или пескоструйная обработка не
удаляет молекул агрессивных химических веществ, которые
впоследствии могут стать источником новой агрессии стали
после ремонта.
Вполне логично распространить этот метод и на бетон. На-
порную струю воды можно использовать для резки бетона, об-
нажения крупного заполнителя, удаления цементного молока,
разрушенного бетона, морских наростов, отложений и старого
защитного слоя. Метод этот внедрялся медленно в силу целого
ряда причин, в том числе присущей строительной промышлен-
ности инерции, недостаточной информации со стороны постав-
щиков оборудования, стоимости самого оборудования (насос,
мотор, гидравлический пистолет, удлинительные насадки, регу-
лирующие клапаны и т. д.).
Автор имел возможность видеть оборудование для созда-
ния напорной струи воды, которую использовали при выре-
зании отверстий в бетоне и получения бетонной поверхности с
обнаженным заполнителем перед укладкой по ней выравни-
вающего слоя п стяжки. Работы были выполнены быстро и
эффективно, без вибрации, шума и пыли, вызываемых отбой-
ными инструментами и пескоструйной обработкой. При выпол-
нении работ на бетоне давление, необходимое для придания
требуемой скорости на выходе из сопла, составляло примерно
40 МПа. Расход воды — незначительный. Для работ, рассмот-
ренных в этой монографии, он, вероятно, составит около
55 л/мин, из которых 30% улетучивается в вйде водяного пара
и брызг. Следовательно, удаление использованной воды не
представляет значительных трудностей. Применение высоких
давлений, о которых упоминалось ранее, часто вызывает беспо-
койство у будущих заказчиков. Вода является практически
несжимаемой. В момент выхода из сопла струя воды не стес-
нена и сохраняет свою скорость. Использование напорной
струи воды имеет огромное преимущество: она исключает виб-
рацию, шум и пыль; поверхность бетона остается чистой и
влажной, что обеспечивает хорошее сцепление с последующими
слоями бетона или раствора.
7*
195
5.6.2. Резка бетона
В процессе ремонта или реконструкции железобетонных
сооружений приходится часто вырезать отверстия и пазы в бе-
тонных стенах и фундаментах. Эти работы можно выполнять
с помощью различного оборудования: отбойных инструментов,
сверл, газового резака, алмазного сверления (вразбежку), на-
порной струи воды.
Опыт автора показывает, что если применение воды не вы-
зывает возражений, то использование напорной струи воды
является наиболее эффективным средством, позволяющим
быстро и чисто выполнять вышеупомянутые операции. Напор-
ная струя воды не режет арматуру, и поэтому ее приходится в
случае необходимости резать отдельно. Если же необходимо
сохранить арматуру, применение газового резака или алмаз-
ного сверления исключается. Примером этому может служить
сооружение новой бетонной стены, конструктивно связанной с
существующей. На рис. 5.4 показана штраба в бетоне, подго-
товленная для укладки нового бетона. Толщина стены 225 —
300 мм, высота 6 м. Штраба сужалась с 300 мм на наружной
стороне до 50 мм на внутренней. Все работы были закончены
за 7,5 ч. Когда возникает необходимость'резать бетон1 вместе с
арматурой, а работы можно проводить над нижней точкой^отли-
Рис. 5.4. Фрагмент штрабы, выпол-
ненной напорной струей воды (Ф. А.
Хьюз энд <Компанп Лимитед»)
ва, рекомендуется применять га-
зовый резак. Принцип работы
этого устройства следующий.
Углеродистые стали, нагре-
тые до температуры пример-
но 900°С (ярко-красный цвет),
начинают гореть в богатой
кислородом атмосфере. Тем-
пература пламени, возникаю-
щего при этом горении, око-
ло 3500°С. Такая высокая тем-
пература расплавляет бетон,
глиняный кирпич и сталь. Га-
зовый резак можно приме-
нять для различного вида ра-
бот, например для устройст-
ва отверстий в бетоне, удале-
ния отдельных участков бе-
тона и устройства проемов в
железобетонных стенах. Им
ни в коем случае нельзя поль-
зоваться в ситуациях, где су-
ществует опасность возник-
новения пожара или взрыва.
196
5.7. КАТОДНАЯ ЗАЩИТА
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ
Морская вода очень агрессивна к черным металлам. Хотя
качественный плотный водонепроницаемый бетон соответст-
вующей толщины иолщч'тыо защищает арматуру» ^та защита
будет действовать только до тех пор, пока не будет иарущепа
целостность защитного слоя. Наличие небольших участков
относительно пористого (недоуплотненного) бетона, уменьшение
толщины защитного слоя, температурно-усадочные трещины,
механические повреждения бетона — все это может в конечном
итоге привести к тому, что морская вода проникнет к арматуре.
После того как коррозия началась, она будет все более разви-
ваться, так как продукт коррозии (ржавчина) вызывают вы-
крашивание и растрескивание бетона, увеличивая тем самым
доступ морской воды к стали.
Рано или поздно все морские сооружения требуют ремонта,
и это всегда связано со значительными расходами. Коррозия
стали под воздействием морской воды — электрохимический
процесс, и поэтому логично (даже если и трудно на практике)
защищать сталь электрическими средствами, т. е. создавать
катодную защиту. Для стальных сооружений, таких, как при-
стани, и для стальных подземных трубопроводов принято
устраивать катодную защиту. Этот вид защиты применяют в
дополнение к стандартному методу создания защитного слоя.
Осуществлять катодную защиту арматуры железобетонных
сооружений в морской воде легче, чем в сооружениях, построен-
ных на суше, в связи с тем что морская вода образует электро-
лит. Катодная защита была успешно применена в ряде железо-
бетонных морских сооружений. Опубликованная информация
свидетельствует о том, что в настоящее время этому методу
защиты уделяется большее, чем это было в прошлом, внимание.
Однако прежде чем внедрять его в практику защиты арматуры
морских сооружений, необходимо преодолеть массу трудностей
и разрешить многие проблемы.
В настоящее время железобетон применяют при строитель-
стве платформ для добычи нефти в море на гораздо большей
глубине, чем глубина, которая считалась предельной всего лишь
несколько лет тому назад. Пока еще никто достоверно не знает,
как правильно эксплуатировать и когда проводить ремонт этих
огромных сооружений. Вряд ли будет разрушаться сам бетон;
слабым звеном является стальная арматура. Автор считает, что
катодную защиту можно применять более широко, но это тре-
бует проведения научно-исследовательских работ и опытно-
конструкторских разработок.
Некоторые работы, посвященные катодной защите, включе-
ны в библиографию в конце главы. Однако опубликованные
материалы связаны, кай правило, с теоретическими и лабора-
t97
торными изысканиями и испытаниями на небольших образцах,
а не с применением данного метода защиты арматуры .в реаль-
ных сооружениях. Основные трудности связаны с вопросом
сцепления арматуры в бетоне для обеспечения электропроводи-
мости и устройством такого «пути» для электрического тока от
катода в стальной арматуре к аноду и обратно, который не был
бы слишком «трудным». Другими словами, сопротивление не
должно быть слишком высоким. Сопротивление в сухом бетоне
гораздо выше, чем во влажном.
Обычным методом защиты стали от коррозии в стальных
конструкциях, сооружениях над поверхностью грунта является
нанесение покрытий. Материалом для таких покрытий могут
служить другой металл (например, при цинковании и напыле-
нии), различные системы красок или недавно появившиеся
пластмассовые пленки.
В главе 2 было отмечено, что коррозия металлов в проводя-
щей среде является электрохимическим процессом. Это обус-
ловлено тем, что все металлы стремятся вернуться в свое есте-
ственное состояние. Незащищенная сталь во влажной среде
корродирует вследствие разницы электрических потенциалов на
поверхности самого металла. Эти участки образуют аноды и
катоды, которые, согласно определению, пропускают электри-
ческий ток от анода к катоду. Следует отметить, что поток элек-
тронов, который, по существу, представляет часть того же само-
го процесса, движется в обратном направлении. Число и степень
последующих электрохимических реакций приводят к созданию
непрерывного электрического тока, который образует множество
небольших анодных и катодных участков. В стальных и некото-
рых других сооружениях, выполненных из сплавов и заглублен-
ных в грунт или погруженных в воду (например, морские
сооружения), для защиты от коррозии часто применяют элек-
трические методы, называемые «катодной защитой». Ее осуще-
ствляют, как правило, с помощью постоянного тока от внешнего
источника, подаваемого непрерывно. В данной монографии не-
возможно, да и нецелесообразно подробно рассматривать тео-
рию и практику использования катодной защиты, поэтому здесь
будут кратко освещены лишь ее основные принципы.
Когда в электролите соединяют два разнородных металла,
то возникает электрический ток. Например, если соединяют
сталь и цинк, то ток идет от цинка к стали, потому что цинк
служит анодом по отношению к стали. Эта реакция происходит
лишь в том случае, когда между двумя разнородными метал-
лами имеется электролит. Таким электролитом может быть пе
только вода, поскольку интенсивная коррозия происходит в раз-
личных грунтах, начиная от влажной глины и кончая скалой. В
упомянутом выше сочетании цинк—сталь цинк будет корроди-
ровать, а сталь — нет; в конечном итоге коррозия стали замед-
ляется в силу того, что анодный материал «жертвует» собой
19S
ради защиты стали. Отсюда термин «защита с помощью жерт-
венных анодов».
С другой стороны, можно получить такой же результат, если
приложить к конструкции регулируемый постоянный ток от
источника переменного тока, дизельных генераторов, термо-
электрических установок, солнечных элементов пли даже от
ветряных мельниц с высоким коэффициентом полезного дейст-
вия. Конструкция присоединяется к отрицательному источнику
(катоду), а положительный источник — к введенному аноду,
обладающему полуинертными (некорродирующими) свойствами.
Этот метод называется методом «наложенного тока».
Таким образом, существует два практических способа устрой-
ства катодной защиты.
1. Присоединение стали к металлу, который является менее
благородным в электрохимической серии. Ниже показана отно-
сительная активность металлов, которая изменяется от высоко-
реактивных щелочных металлов, таких, как калий и натрий, до
благородных металлов, например золото: натрий-* магний-*
цинкоцинкованное железо-* алюминий-*малоуглеродистая
сталь-»чугун->нержавеющая сталь (на основе хрома)сви-
нец -* бронза ->латупь -* медь ->иержавеющая сталь (пассив-
ная)—*серебро-*золото. Металлы, стоящие вначале, становятся
анодными по отношению к металлам, следующим за ними и,
следовательно, обеспечивают их защиту. Этот принцип положен
в основу метода защиты с помощью жертвенного анода. Его
суть в том, что предусмотренная коррозия одного металла пре-
дотвращает коррозию другого. Он лежит в основе большинства
форм разрушения от коррозии введенных электролитов.
2. Применение тока от внешнего источника, достаточно ин-
тенсивного для того, чтобы «поглотить» ток коррозии. Наложен-
ный ток является постоянным с положительным полюсом отда-
чи, присоединенным к специально устроенному вводу, и отри-
цательным, присоединенным к защищаемой конструкции. Теоре-
тически анод может быть сделан из любого материала, прово-
дящего электричество, но на практике выбор соответствующих
материалов ограничен в связи с необходимостью обеспечить
долговечность системы. Аноды этой системы сравнительно
инертны и рассчитаны на гораздо больший срок, чем жертвен-
ные аноды. При правильном выборе и использовании в запроек-
тированной системе такие аноды должны служить более 20 лет.
Основой применяемых в настоящее время материалов являются
графит, Ьысококрегинистый чугун, платинированный титан, тан-
таловые, ниобиевые и свинцово-серебряные сплавы, которые
используют главным образом в морских установках. Хотя пла-
тина и ее сплавы — дорогие металлы, они начинают вытеснять
другие материалы, благодаря своим электрохимическим свойст-
вам и небольшой массе.
При рассмотрении проблемы катодной защиты сооружения
возникают вопросы, на которые следует дать исчерпывающие
ответы:
1) каковы площадь защищаемой поверхности и ее обработ-
ка (например обнаженная, старая краска, новое качественное
покрытие) ?
2) что собой представляет среда, окружающая сооружение
(например влажность, pH, химические характеристики)?
3) какой вид защиты наиболее эффективен для данного слу-
чая — жертвенные аноды или наложенный ток?
4) какова общая конфигурация цепи, в том числе количест-
во, место установки и тип используемых анодов?.
5) не течет ли защитный ток вне защищаемой системы? в
сомнительных случаях следует либо изменить местоположение
анодов, либо провести испытания на интерференцию.
Степень коррозионной активности среды обратно пропорцио-
нальна удельной проводимости; наиболее эффективным методом
оценки электролита любой формы (жидкого или твердого) яв-
ляется определение его электрического удельного сопротивле-
ния с помощью специального оборудования.
Ниже в общем виде представлено соотношение между сте-
пенью агрессивности окружающей среды и ее удельным сопро-
тивлением (по данным Британского института стандартов, нор-
мы СР 1021, 1973, катодная защита).
Удельное сопротивление, ом/м Степень агрессивности
До 10 10—100 100 и более Весьма агрессивная Умеренно агрессивная Слабоагрессивная
Отсюда видно, что фактически ни одну среду нельзя считать
неагрессивной, так как все металлы стремятся вернуться в ис-
ходную форму, из которой они были извлечены в виде руды.
Скорость этой реакции зависит от условий окружающей среды,
которые изменяются от сильно агрессивных, например в мор-
ской воде при 20 ом/см, до практически неагрессивных в гра-
нитной скале при 500 000 ом/см.
Помимо создания катодной защиты, на подземные или по-
груженные в воду стальные конструкции целесообразно нано-
сить соответствующие покрытия или обмазки. Эту дополнитель-
ную защиту применяют для уменьшения скорости ра'створения
жертвенных анодов и продления срока их эксплуатации, а в
случае применения наложенного тока — для снижения расхода
электроэнергии.
Существует много публикации, посвященных использованию
200
метода катодной защиты с целью уменьшения или устранения
коррозии проволоки в предварительно напряженных бетонных
магистральных водоводах.
5.8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
KALOUSEK, G. L., PORTER, L. С. and BENTON, Е. J., Сет. Сопс.
Res., 1972 (2), рр. 79—89.
HALSTEAD, Р. Е., Behaviour of structures subjected to aggressive wa-
ters. Paper at Inter-Association Colloquium on Behaviour in Service of Con-
crete Structures, Liege, June, 1975, p. II.
BUILDING RESEARCH ESTABLISHMENT, Concrete in Sulphate-bea-
ring Soils and Ground Waters. Digest 174, 1975, HMSO, London, p. 4.
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Guide for the protection of con-
crete against chemical attack by means of coatings and other corrosion-re-
sistant materials. Report by ACI Committie 515, Journal A.C.I., 1966, Dec.
1305—1390.
LEA, F. M. and DESCH, С. H., The Chemistry of Cement and Concrete,
2nd ed. (Revised). Edward Arnold Ltd., 1970, London, p. 637.
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Manual of Concrete Practice.
Part 3 — Products and Processes. 1972, A.C.I., Detroit, pp. 515—23 to
515—73
SHACKLOCK, B. W., Concrete Constituents and Mix Proportions, Ce-
ment and Concrete Association, London, 1974, p. 102.
MURDOCK, L. J. and BLACKLEDGE, G. F., Concrete Materials and
Practice. Edward Arnold Ltd, London 1968, 4th ed., p. 398.
BUILDING RESEARCH ESTABLISHMENT, The Durability of Rein-
forced Concrete in Sea-Waters. Twentieth Report of the Sea Action Commit-
tee of the Institution of Civil Engineers, National Building Studies, Research
Paper No. 30. 1960, HMSO, p. 42.
HOUSTON, J. T., ATIMTAY, T. and FERGUSTON, P. M., Corrosion of
Reinforcing Steel Embedded in Structural Concrete. Research Report 112-IF,
Centre for Highway Research, University of Texas, Austin, U. S March
1972, p 131
PERKINS, P. H„ Floors—Construction and Finishes, Cement and Con-
crete Association, London, 1973, p. 132.
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Manual of Concrete Practice
Part I—Erosion resistance of concrete in hydraulic structures, 1968, A.C.l,
Detroit, pp. 2Ю—1 to 210—13.
KENN, M. J., Factors influencing the erosion of concrete by cavitation,
CIRIA Technical Note, (1) London, July 1968, p. 15.
VICKERS, A. J., FRANCIS, J. R. D. and GRANT, A. W„ Erosion of
sewers and drains. CIRIA Research Report (14) London, October 1968, p. 20.
BICZOK, I., Concrete Corrosion and Concrete Protection, 4th ed. Hun-
garian Academy of Sciences, 1967, p. 543.
HAUSMAN, B. A, Criterion for cathodic protection of steel in concrete.
Materials Protection, 8(10) October (1969), pp. 23—25.
EVERETT, L. H. and TREADAWAY, K. W. J., The Use of Galvanized
Steel Reinforcement in Building. Building Research Station Current Paper
CP3/70 January 1970, p. 10.
TREADAWAY, K- W. J. and RUSSELL, A. D., Inhibition of the Corro-
sion of Steel in Concrete. Building Research Station Current Paper CP 82/68,
December 1969, p. 5.
BRYSON, J. O. and MATHEY, R. C., Surface condition effect on bond
strength of steel beams embedded in concrete. Proc. A.C.I. 59(3) (1962),
pp. 397—406.
COOK, A. M., A comparison of the bond strength of black and galva-
nized plain reinforcing bars to concrete. A confidential report, not published.
The Cement and Concrete Association of Australia, TM95, April 1974, p. 16.
201
THE CONCRETE SOCIETY, Underwater Concreting. Technical Report
52.018- Cement and Concrete Association, 1971, p. 12.
PURDEY, P. H., Notes on marine applications of jet cutting. Paper
No. D2. First International Symposium on Jet Cutting Technology, Covent-
ry, April 1972, pp. 13—23.
PURDEY, P H. Field use of high velocity water jets and the contribu-
tion to safety and training. Paper No. F2, Second International Symposium
on Jet Cutting Technology, Cambridge, April 1974, pp. 11—18
MUSANNIF, A. A. B., Cutting concrete down to size, Civil Engineering,
June 1975, pp. 37 & 39.
AKAM, E. A., Demolition. Building Research Establishment Current Pa-
per CP 12/72, 1972.
H. M. GOVERNMENT, The Factories Act, 1961, HMSO, London.
H. M. GOVERNMENT, The Health and Safety at Work Act, 1974, HMSO,
London.
NATIONAL ASSOCIATION OF CORROSION ENGINEERS, Cathodic
Protection. Report of Committee July 1951, p. 33
HEUZE, B., Cathodic protection of steel in prestressed concrete Mate-
rials Protection, November 1965, 57—62.
SPECTOR, D., A study of failures and cathodic protection of reinforced
concrete pipes. Aqua (4) (1964), pp. 7—24.
UNZ, M., Cathodic protection of prestressed concrete pipes. Corrosion,
June 1960, 289t—297t.
UNZ, M., Interpretation of surface potentials in corrosion tests—in par-
ticular, steel embedded in concrete, Israel Journal of Technology, 4, (1966),
др. 243—255.
CORNET, L, Steel, concrete and salt water. Paper published by the Uni-
versity of California, 1974, pp. 215—225.
MURAOKA, J. S. and VIND, H. P., Anti-Fouling Marine Concrete. Civil
Engineering Laboratory, Naval Construction Battalion Centre, Cal., USA,
May 1975, p. 22.
GJORV, О. E., Long-time durability of concrete in seawater. Journal
A.C.I., Jan 1971, pp 60—67.
ГЛАВА 6. ЗАЩИТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ
ОТ ХИМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
В предыдущих главах говорилось о крайних и суровых усло-
виях воздействия и о воздействии агрессивной среды. Хотя эти
термины часто используют для обозначения одних и тех же усло-
вий окружающей среды, автор предпочитает применять термины
«крайний» и «суровый» по отношению к естественным физиче-
ским явлениям, таким, как ветер, дождь, замораживание и
оттаивание, а «агрессивный» — к химическому воздействию на
сооружение или элемент. В большинстве случаев условия окру-
жающей среды таковы, что не требуют никаких защитных
устройств, но бывают случаи, когда очевидно, что для предот-
вращения серьезных разрушений бетон следует полностью изо-
лировать от агрессивных химических веществ. Однако наиболь-
шие трудности как в экономическом, так и практическом отно-
шении связаны с ситуациями, находящимися в пределах этих
двух ярко выраженных случаев.
Очевидно, что решение проблемы защиты нового железобе-
тонного сооружения от предполагаемого химического воздейст-
202
вия в период его проектирования и составления технических
условий будет иным, чем при обеспечении защиты уже сущест-
вующего сооружения, которое подверглось химической агрессии.
На первый взгляд, может показаться, что в первом случае (но-
вые конструкции) дело обстоит просто и ясно, однако на прак-
тике это не всегда так. Часто трудно точно определить степень
предполагаемого химического воздействия. Примером этого мо-
жет служить коллектор или отстойник для промышленных сточ-
ных вод. Фактическое наличие химических веществ, их концент-
рация и температура — все это в значительной степени опре-
деляет выбор необходимых мер защиты.
Прежде всего необходимо решить, нужны ли вообще особые
меры защиты в виде изолирующих слоев, или же достаточна
защита бетоном обычной или увеличенной толщины на обыкно-
венном и сульфатостойком портландцементах пли глиноземи-
стом цементе.
При рассмотрении повреждений бетона в существующих кон-
струкциях трудно точно определить, что же именно явилось при-
чиной агрессии, если агрессивные вещества больше не содер-
жатся в окружающей среде. Чтобы исключить неправильную
расшифровку данных химического анализа поврежденного бе-
тона, эту работу необходимо поручать химику, имеющему опыт
работы в области технологии бетона.
После принятия решения о необходимости устройства защит-
ного слоя следует выбрать материал и наиболее эффективный
метод его нанесения. Для сцепленных с бетонным основанием
покрытий (обычно их и применяют) правильная подготовка по-
верхности бетона имеет существенное значение.
При выборе типа покрытия или облицовки необходимо по
возможности точно знать физические и химические условия его
эксплуатации. В понятиях «покрытие» и «облицовка» нет суще-
ственной разницы, хотя первое обычно применяют в случае
устройства защитного слоя с внешней стороны, а последнее —
с внутренней. Прежде чем принять решение о материале, тре-
буемом для защитного слоя, необходимо уточнить следующие
основные факторы:
1) из какого материала сделано основание, на которое бу-
дет наноситься покрытие (облицовка), т. е. из обычного или
преднапряженного железобетона, сборных бетонных блоков,
торкрет-бетона, из цементно-песчаного выравнивающего слоя и
основания, используемого для нанесения,
2) рассчитано ли покрытие (облицовка) на длительную эк-
сплуатацию или его можно считать временным;
3) будут ли иметь место механические воздействия (ис-
тирание, удары);
4) каков рабочий диапазон температур;
5) действию каких агрессивных химических веществ будет
подвергаться покрытие (облицовка);
203
6) нет ли на стройплощадке особых условий, которые могут
оказать влияние на устройство покрытия (облицовки), как на-
пример, высокая или низкая температура окружающей среды,
высокая или низкая относительная влажность, наличие или от-
сутствие квалифицированной рабочей силы;
7) нет ли жестких ограничений стоимости.
Решение целесообразно принимать после детального рас-
смотрения всех упомянутых вопросов и с учетом полученной
информации. Существенное значение имеют такие вопросы, как
степень эластичности облицовки, ее химическая стойкость при
рабочих температурах, фактический эксплуатационный диапа-
зон температур,; включая нерабочие периоды.
Кислотоупорный кирпич из темно-синей глины, отвечающий
Британскому стандарту BS3679 «Кислотоупорные кирпичи и
плитки», уложенный и скрепленный соответствующим химически
стойким раствором, может отвечать всем требованиям, за ис-
ключением сопротивления температурным деформациям в основ-
ной конструкции. Вследствие неравномерных деформаций в кон-
струкции и облицовке может возникнуть необходимость устрой-
ства гибкой изоляции, отделяющей облицовку от основной кон-
струкции.
Рассмотреть подробно в рамках одной главы или даже це-
лой монографии все типы конструкций, все возможные агрес-
сивные химические вещества и среды не представляется воз-
можным.
Хотя данная монография посвящена в целом ремонту эк-
сплуатируемых зданий, в этой главе рассмотрен вопрос о защит-
ных мероприятиях, которые можно предусмотреть на стадии
проектирования. Особое значение это имеет для канализацион-
ных систем, в которых серная кислота, образующаяся в резуль-
тате двухстадийного действия бактерий, разрушает бетон. В
таких случаях после проведения ремонта следует принимать
меры по снижению агрессивности среды, иначе процесс разру-
шения может начаться вновь.
6.1. АГРЕССИВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
И БЕТОН НА ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЕ
Область применения химических веществ в современной
промышленности необычайно велика, но каждый случай сле-
дует рассматривать как отдельную проблему и детально изу-
чать.
Все типы кислот, сульфаты в растворе, соли аммония в
растворе и ряд других химических веществ агрессивны к бетону
на портландцементе. Ниже приведены краткие сведения о наи-
более употребительных химических веществах.
Кислоты. Степень химической агрессин зависит в основном
от химического состава кислоты, ее концентрации и темпера-
туры, от ее обновления (непрерывного или периодического),
204
степени непроницаемости бетона, расхода цемента в смеси и
типа использованных цемента и заполнителей.
Сульфатные воды. Подробная информация об агрессивной
грунтовой воде рассмотрена в последующих разделах этой гла-
вы. Следует добавить только одно: температура хранящихся
жидкостей может быть значительно выше температуры окру-
жающей среды, а повышение температуры увеличивает химиче-
скую активность.
Растворы солей. Как правило, это концентрированный
раствор хлористого натрия (поваренной соли). При нормальной
температуре он не агрессивен к бетону, но крепкий раствор хло-
рида кальция, вероятно, приведет к коррозии бетона и раствора.
Все растворы солей весьма агрессивны к стальной арматуре,
поэтому следует принимать максимальные меры для обеспече-
ния непроницаемости и трещиностойкости бетона или раствора.
Креозот. Содержит фенолы и медленно разрушает бетон.
Смазочные масла. Если в маслах содержатся жирные кис-
лоты, они, вероятно, будут оказывать на бетон медленное хими-
ческое воздействие. Кроме того они обладают высокой прони-
кающей способностью и при наличии в их составе кислот потен-
циально опасны для арматуры.
Продукты переработки нефти. _К этой группе относятся бен-
зин, парафин и дизельное топливо. Как правило, они не агрес-
сивны к бетону и раствору при условии низкой концентрации
жирных кислот и серы: Однако они обладают высокой прони-
кающей способностью и при отсутствии инертного барьера бу-
дут, вероятно, медленно просачиваться в бетон. Инфильтрация
происходит весьма медленно и проявляется в виде темных пятен
и влажных маслянистых участков на наружной поверхности
конструкций.
Сера (расплавленная). Жидкая сера не агрессивна к бето-
нам и растворам на портландцементе.
Каустическая сода и другие едкие щелочи. Едкий натр в
концентрации примерно до 10% не агрессивен к качественному
бетону и раствору; концентрации более 10%, вероятно, приведут
к медленному их разрушению. Повышение концентрации и тем-
пературы раствора обычно увеличивает скорость химического
воздействия большинства! едких щелочей.
Соединения мышьяка. Такие соединения редко находятся в
контакте с бетоном, но два специалиста в этой области (Имре
Бицок и Клейнлогель) утверждают, что при нормальной темпе-
ратуре соединения мышьяка не оказывают агрессивного воз-
действия на качественный бетон.
Соли аммония и магния. Некоторые соли аммония и магния
агрессивны к бетону на портландцементе из-за так называемого
катионного обмена. Этот процесс сводится к замене извести
цемента в бетоне катионами аммония или магния, в результате
чего происходит существенное снижение прочности бетона.
205
Мочевина. Иногда мочевину применяют в качестве анти-
фриза. Она агрессивна к бетону. Точный механизм воздействия
изучен не полностью.
Копперас. Это фирменное название сульфата железа При
растворении в воде он дает кислую реакцию па лакмус. Рас-
твор коппераса агрессивен к бетону па портландцементе.
Гипохлорит кальция (отбеливающий порошок). Концентри-
рованный раствор этого вещества может оказывать на бетон
медленное воздействие. Гипохлорит кальция имеет щелочную
реакцию и в концентрациях, необходимых для стерилизации
воды, он не оказывает на бетон разрушительного действия.
Сахар. Сахар агрессивен даже к качественному бетону на
портландцементе.
Молоко. Свежее молоко не агрессивно к бетону, но кислое
молоко и молочные продукты агрессивны вследствие образова-
ния молочной кислоты.
Фрукты и овощи. В соках фруктов и овощей содержится са-
хар, а в большинстве случаев и органические кислоты. Следо-
вательно, они оказывают на бетон медленное агрессивное воз-
действие.
Вино. Вино не воздействует на бетон, но во избежание за-
грязнения вина щелочами, выделяющимися из бетона, емкости
для вина следует облицовывать.
Сточные воды. Хозяйственно-фекальные сточные воды не
агрессивны к материалам на портландцементе. Септические
сточные воды со значением pH ниже 6,5 могут разрушать бетон
и раствор. Сточные воды, содержащие промышленные отходы,
всегда следует тщательно проверять. Коллекторы и канализа-
ционные системы рассмотрены в отдельном разделе этой главы.
Сероводород (H2S). Сероводород не оказывает агрессивно-
го воздействия на бетон высокого качества. При растворении
в воде он образует сероводородную кислоту, одну из самых
слабых кислот, которая если и оказывает, то весьма незначи-
тельное воздействие на качественный бетон. Однако в некоторых
случаях под действием аэробных бактерий он может перейти
в серную кислоту, которая весьма агрессивна как к портланд-
цементу, так и глиноземистому цементу. Этот процесс рассмот-
рен более подробно в следующих разделах этой главы.
Морская вода. Действие морской воды на бетон и раствор
на портландцементе подробно рассмотрено в главе 5, посвящен-
ной проблемам ремонта и защиты морских сооружений.
Дистиллированная вода. Горячий дистиллят (например, из
опреснительных установок для морской воды) весьма агресси-
вен к бетону.
203
6.2. КОНСТРУКЦИИ В АГРЕССИВНЫХ ГРУНТАХ
И ГРУНТОВЫХ ВОДАХ
Первостепенным и наиболее важным положением является
то, что химические вещества в сухом состоянии не оказывают
агрессивного воздействия па бетой. Это особенно касается суль-
фатов, так как они часто встречаются в глине в виде линз. В
таблице, помещенной в разделе 6.2.2, показано, что допустимый
уровень концентрации сульфатов в относительно сухих хорошо
дренированных грунтах в 4—6 раз превышает допустимый пре-
дел для сульфатов, находящихся в растворе грунтовой воды.
Для большей части грунтов именно концентрация агрессивных
химических веществ в грунтовой воде является решающим фак-
тором при принятии решения о необходимости устройства за-
щитных мероприятий.
При малейшем подозрении на возможность агрессивного воз-
действия по отношению к бетону рекомендуется производить
полный химический анализ грунта и грунтовой воды. Точная
расшифровка такого анализа требует значительного практиче-
ского опыта.
Существует две основных категории грунтовой воды, а имен-
но: грунтовая вода, встречающаяся в естественных условиях, и
грунтовая вода из свалок промышленных отходов. Как первая,
так и вторая могут оказывать агрессивное воздействие на бе-
той, но грунтовая вода из свалок, вероятно, более опасна и с
нею труднее бороться.
6.2.1. Кислоты в грунтовой воде
Когда величина pH грунта или грунтовой воды ниже нейт-
рального значения 7, вода является кислотной и может разру-
шать бетон, изготовленный на любом типе портландцемента.
Степень разрушения зависит от ряда факторов, основные из ко-
торых таковы:
1) вид и концентрация кислоты;
2) возможность непрерывного обновления кислоты;
3) скорость течения и давление грунтовой воды на бетон;
4) расход цемента, непроницаемость бетона и тип заполни-
теля.
Величина pH как таковая не определяет вида пли концент-
рации присутствующей кислоты. Это — мера степени кислот-
ности. Ее можно сравнить с напряжением в электрической цепи.
И хотя измерения pH полезны в качестве предварительных дан-
ных и свидетельствуют о присутствии (или отсутствии) кислот,
в большинстве случаев их следует дополнять химическим анали-
зом для того, чтобы определить характер и концентрацию кис-
лоты; Причиной кислотности естественных грунтовых вод с низ-
ким pH являются, как правило, органические кислоты и раство-
ренная углекислота. К йим иногда добавляются сернистая и
207
серная кислота, поступающие из соединений серы в торфяных
грунтах.
Бетон на портландцементе подвергался воздействию воды
из гористых водосборных районов. Полученные данные дают
основание полагать, что растворенная углекислота более агрес-
сивна к бетону, чем органические кислоты, которые обычно
встречаются в этих водах. Углекислота вызывает выщелачива-
ние извести из бетона. В случаях агрессивного действия кислот
на бетон целесообразно использовать известняковые заполни-
тели, потому что кислотность воды, находящейся в контакте с
бетоном, нейтрализуется как цементным 'камнем, так и запол-
нителем. Если используется инертный заполнитель, такой, как
кремневый гравий, агрессивному воздействию подвергается
только цементный камень и бетон будет разрушаться более ин-
тенсивно.
Исключение составляют случаи, когда химические характе-
ристики воды таковы, что она разрушает только известняк.
Такие ситуации редки, но тем не менее возможны. Отсюда сле-
дует, что расшифровку химического анализа нужно поручать
опытному химику. Приведенные ниже данные предназначены
только для общего руководства; каждый случай следует рас-
сматривать как отдельную проблему. При этом подразумевает-
ся, что бетон высокого качества.
Показатель кислотности грунтовых вод
1. рН=7—6,5................ Незначительная агрессия мало-
вероятна
2. рН=6,5—5,5.............. Незначительная агрессия ве-
роятна
3. рН=5,5—4,5 .......... Заметная агрессия вероятна
4. рН<4,5.................. Весьма значительная агрессия
вероятна
Рекомендуется повышать качество бетона (больший расход
цемента и более низкое водоцементное отношение) по мере то-
го, как будет увеличиваться интенсивность агрессивного воз-
действия.
Показателем кислотности грунтовых вод следует пользо-
ваться в сочетании с текстом и замечаниями, которые приведены
ниже. В тех случаях, когда pH воды ниже 7, целесообразен пол-
ный химический анализ, если ранее не было известно, что грун-
товая вода не оказывает на бетон вредного действия. Это сле-
дует делать обязательно, когда pH ниже 6,5. Важно, чтобы бе-
тон был хорошо уплотнен и правильно выдержан, толщина за-
щитного слоя для арматуры была пе менее 40 мм, ее следует
увеличить до 50 мм для пп. 2 и 4.
1. Среда такова, что агрессивное воздействие на бетон счи-
тается маловероятным. В этом случае следует использовать
бетон на обыкновенном портландцементе с расходом цемента не
менее 300 кг/м3 и с. водоцементным отношением не более 0,5.
208
2. В тех случаях, когда pH = 6,5—5,5, бетон можно изготов-
лять на обыкновенном портландцементе, но расход цемента
должен быть не менее 330 кг/м3 при водоцементном отношении
не более 0,5.
3. Расход цемента следует увеличить до 360 кг/м3, а водо-
цементное отношение уменьшить до 0,45. Чтобы получить необ-
ходимую степень удобоукладывасмости для качественного
уплотнения бетона при таком низком водоцементном отношении,
может потребоваться применение пластификатора.
4. В условиях, при которых вероятна весьма значительная
агрессия, качество бетона должно быть по п. 3. Кроме того,
должен быть предусмотрен или довольно толстый подстилаю-
щий слой из бетона такого же качества, или бетон конструкций
следует защищать покрытием из изоляционного материала. Тип
покрытия и его толщину следует определять очень тщательно,
принимая в расчет агрессивные химические вещества и усло-
вия на стройплощадке. Как правило, выбирать приходится
между наносимыми по месту и предварительно изготовленными
рулонными материалами. Наносимые по месту покрытия вы-
полняют из таких материалов, как эпоксидные смолы, полиуре-
таны, сложные полиэфиры и битумные смеси. Минимальная
толщина покрытия около 0,5 мм; его следует наносить не менее
чем в три слоя, чтобы исключить все пропуски на поверхности.
Можно также применять и асфальтовые мастики, процесс нане-
сения которых рассмотрен в конце этой главы. Предварительно
изготовленные рулонные материалы — это бутилкаучук, полн-
изобутилен, ПВХ и полиэтилен. Рекомендуемая минимальная
толщина рулонных покрытий — 0,75 мм; все швы следует склеи-
вать растворителем или горячим способом. Важно обеспечить
защиту покрытий из рулонных материалов от повреждений при
обратной засыпке. По существу, надежность устроенной изоля-
ции зависит от прочности использованного материала на исти-
рание и удар. Необходимо отметить также, что битумные и ас-
фальтовые материалы плохо сцепляются с влажным бетоном.
По своим кислотоупорным свойствам сульфатостойкий порт-
ландцемент незначительно отличается от обыкновенного порт-
ландцемента. Однако его целесообразно использовать в тех
случаях, когда кислотная грунтовая вода содержит ноны суль-
фатов (сульфаты в растворе).
Как правило, глиноземистый цемент более устойчив к дей-
ствию слабых кислот и сульфатов, чем портландцемент. Однако
в каждом отдельном случае следует обращаться за консульта-
цией к, фирме-изготовителю.
В большинстве практических случаев (при отсутствии в грун-
товых водах минеральных кислот) применение плотного бетона
высокого качества обеспечивает достаточную долговечность
конструкций. Ее можно увеличить устройством дренажа и об-
ратной засыпкой известковым материалом для нейтрализации
209
^-^ЕБОВАНИЯ К ПЛОТНОМУ БЕТОНУ. ПОДВЕРЖЕННОМУ СУЛЬФАТНОЙ АГРЕССИИ
X о ь rt Концентрация сульфатов в виде SO, Тип цемента Минимальный расход цемента, кг/м», при максимальной круп- ности заполнителя, мм Макси- мальное водо- цементное отношение
Суммарная В грунте (вода: су- хой групт= =2:1) В грунтовой воде
40 20 10
1 Менее 0,2%, 2000 мг/л — Менее 300 мг/л Обыкновенный портланд- цемент или шлакопорт- ландцемент 240 280 330 0,55
2 0,2—0,5%, 2000—5000 мг/л 300-1200 мг/л То же Сульфатостойкий портланд- цемент Сульфатно-шлаковый це- мент 290 240 270 330 280 310 380 330 360 0,5 0,55 0,5
3 0,5— 1% , 5000—10000 мг/л 1,9—3,1 г/л 1200—2500 мг/л Сульфатостойкий портланд- цемент или сульфатно- шлаковый цемент 290 330 380 0,5
4 1—2% 0 000-20 000 -мг/л 5,1—5,6 г/л 2500—500 мг/л Сульфатостойкий порт- ландцемент или сульфатно- шлаковый цемент 330 370 420 0,45
5 Более 2%, оолее 20 000 мг/л Болес 5,6 г/л Более 5000 мг/л Как для категории 4, но с добавлением соответствующих за- щитных покрытий из изоляционных материалов, например ас- фальтовых и битумных эмульсий, упрочненных стеклотканью
Примечания Эта таблица относится к бетону, изготовленному на заполнителях, отвечающих требованиям Британско-
го стандарта BS 882 или ВС 1047. Бетон эксплуатируется в почти нейтральных грунтовых водах с pH, равным 6—9, в ко-
торых встречаются сульфаты нз естественных источников, но нет загрязнителей, например солей аммония Бетон, изго-
товленный на обыкновенном портландцементе, не рекомендуется использовать в кислотной среде (со значением pH, рав-
ным 6 и менее); сульфатостойкий портландцемент несколько более кислотоустойчив, ио в настоящее время не имеется
данных о его широком применении в этих условиях. Сульфатно-шлаковый цемент обеспечивает достаточную долговеч-
ность в минеральных кислотах до pH 3,5, если бетон плотный и изготовлен с водоцементным отношением 0,4 и менее.
Расходы цемента для категории 2—минимальные, рекомендованные изготовителями. При содержании SO3, приближающем-
ся к верхнему пределу категории 2, рекомендуется повышать расход цемента.
Для суровых условий эксплуатации, например при тонких сечениях, сечениях, находящихся под действием гидростати-
ческого давления только с одной стороны, и сечений, частично заглубленных, следует учитывать возможность снижения
водоцементного отношения и в случае необходимости увела ;пвать расход цемента для обеспечения такой степени удобо-
обрабатываемости, которая требуется для полного уплотнения н минимальной проницаемости.
Приведенная таблица и примечания основаны на сборнике материалов № 174 Научно-исследовательской строительной
станции (февраль, 1975) и воспроизведена с ее разрешения.
По мнению автора, обоснованы следующие дополнительные примечания:
1. Когда значение pl 1 грунтовой воды или грунта ниже 6,5, рекомендуется нронзводитьнолный химический анализ, и
решение следует принимать на основе такого анализа, а не только но величине pH.
2. Для грунтов п грунтовых вод категории 4 можно использовать правильно подобранный н приготовленный бетон на
глиноземистом цементе. Прежде чем применить этот цемент, следует обратиться к формам-изготовителям за информа-
цией. В настоящее время и Великобритании согласно требованиям нормативных документов на это требуется специаль-
ное разрешение.
3. В Великобритании больше не выпускают сульфатно-шлаковый цемент.
1. Для защиты бетона в грунтах н грунтовых водах категории 5 сейчас имеются другие материалы помимо асфальта и
битума. Эти материалы гак же эффективны в качестве защитного слоя п прочно сцепляются с влажным бетоном.
5. В примечаниях I Бтучно-нсслсдова тельской строительной станции говори гея, что .бетон, изготовленный на обыкновен-
ном портландцементе, не рекомендуется использовать в кислотной среде (с pH 6 и менее)'. Это утверждение требует
м доказательств. В связи с этим следует ознакомиться с точкой зрения и рекомендациями автора по использованию оето-
~ па в кислотной грунтовой воде, рассмотренными им в предыдущем разделе.
кислотности. На практике часто увеличивают толщину бетона с
учетом подстилающего слоя. Дополнительная защита, если она
необходима, может быть обеспечена применением рулонного
полиэтилена калибра 1000 с резинобитумным адгезивом с одной
стороны (фирменное название «битутен»). Его следует уклады-
вать под бетон и выводить по сторонам вверх выше уровня
грунта. Следует принимать меры, обеспечивающие сохранность
этого защитного слоя.
6.2.2. Сульфаты, растворенные
в грунтовой воде
В таблице представлен диапазон грунтовых сред, содержа-
щих сульфаты в растворе в различных концентрациях и реко-
мендации по выбору типа применяемого бетона. При пользова-
нии таблицей для решения практических вопросов, связанных
с различными концентрациями сульфатов, автор рекомендует
обращать внимание на следующие моменты.
1. Чаще всего в грунтовой воде в естественных условиях
встречаются сульфат кальция — гипс (CaSO4), сульфат маг-
ния— эпсомит (MgSO4) и сульфат натрия —глауберова соль
(Na2SO4).
2. При обычных температурах сульфат кальция растворяет-
ся меньше, чем другие упомянутые сульфаты, и раствор счи-
тается насыщенным примерно при 2000 мг/л, что соответствует
примерно 1200 мг/л трехокиси серы (SO3). Это означает, что
при нормальном температурном режиме концентрация сульфата _
кальция, выраженная в трехокиси серы, не может превышать
примерно 1200 мг/л.
3. Сульфаты натрия п магния сильно растворимы в воде и
поэтому их концентрация может быть значительно выше, чем
CaSO4.
4. Сульфат магния более агрессивен к бетону на портланд-
цементе, чем сульфаты натрия, кальция и калия при равных
концентрациях. Это следует учитывать при выборе защитных
мероприятии. Если концентрация приближается к верхнему пре-
делу, следует пользоваться рекомендациями для следующей бо-
лее высокой категории.
5. Сульфат аммония не рассматривался, так как он обычно
не встречается в естественных грунтовых водах и грунтах. Одна-
ко он и другие соединения аммония часто содержатся в свалках
промышленных отходов. Как правило, соли аммония весьма
агрессивны к бетону на портландцементе, поэтому приходится
применять особые меры защиты, а для этого требуется квали-
фицированная помощь.
6. Первая строка таблицы относится к относительно сухим
хорошо дренированным грунтам. Как уже упоминалось ранее,
сульфаты в сухом состоянии не оказывают агрессивного воз-
212
действия на бетон. Следовательно, принято считать, что в та-
ких грунтах сульфаты в бетон будут проникать .медленно.
Поэтому их допустимая концентрация в грунте в 4—6 раз выше,
чем* в грунтовой воде.
7. Концентрация сульфата представлена как эквивалент
трехокиси серы (SO3). Иногда в отчетах, посвященных исследо-
ванию грунтов, концентрацию сульфатов выражают в SO*. Пе-
ресчитать SO4 в SO3 можно с помошыо следующего выражения:
SOs = SO4-|g- = °’83 S°4‘
Из таблицы видно, что первым условием для зашиты от
агрессивного воздействия сульфатов является применение непро-
ницаемого бетона высокого качества; второе условие — исполь-
зование портландцемента с низким содержанием трехкальцие-
вого алюмината (С3А). Согласно Британскому стандарту
BS4027, максимальное содержание С3А в сульфатостойком
портландцементе нс должно превышать 3,5%, тогда как в тех-
нических требованиях С 180.68 Американского общества специа-
листов по испытаниям материалов (тип цемента V) эта вели-
чина не должна превышать 5%. Новые исследования Калоусека
и Портера свидетельствуют о том, что добавка пуццолана в бе-
тонную смесь, пемент которой ’имеет низкое содержание С3А,
обеспечивает дополнительную длительную защиту от агрессив-
ного действия сульфатов. Однако в период написания этой кни-
ги еще не было публикаций, в которых было бы убедительно
доказано, что введение пуццолановой добавки, такой как отбор-
ная зола-унос, к обыкновенному портландцементу дает ту же
степень сульфатостойкости, как и сульфатостойкий портланд-
цемент.
6.2.3. Места свалок промышленных отходов
Защита бетонных фундаментов, расположенных в местах
свалок промышленных отходов, может оказаться весьма труд-
ной практической задачей. Трудности заключаются в выборе
соответствующих мер для защиты бетона и их выполнении. Как
правило, выбор материала, устойчивого к агрессии химических
соединений в месте свалки, не представляет особых затрудне-
ний. Основная проблема состоит в том, как нанести этот мате-
риал на бетон. Например, каким образом можно защитить бе-
тон в набивной свае, изготовленной бурением, или в сборной
забивной свае?
Ряд практически трудных задач возникает при защите бе-
тона даже в ленточных фундаментах и фундаментах колонн.
Очевидно прежде всего необходимо пробурить разведочные
скважины. Их число, вероятно, будет значительно больше, чем
если бы исследование выполнялось на участке с ненарушенной
структурой грунта. Затем следует тщательно просмотреть жур-
213
нал буровых работ и химические анализы грунта и грунтовой
воды. Расшифровка данных анализов должна быть объективной
и четкой.
Несмотря па то что опубликовано несколько отличных моно-
графий по проблемам проектирования, расчета и возведения
фундаментов и механике грунтов, автор нашел весьма мало
данных, посвященных проблемам воздействия химической аг-
рессии на бетонные фундаменты в местах свалок промышлен-
ных отходов. Все, что можно здесь сделать, — это рассмотреть
в общих чертах основные принципы и изложить различные идеи
в надежде, что они будут полезны инженерам, решающим
эти серьезные проблемы.
Невозможно перечислить вес агрессивные по отношению к
бетону химические вещества, которые можно обнаружить в мес-
тах промышленных свалок. Обычно там содержатся минераль-
ные кислоты, такие, как серная, соляная н азотная, соединения
аммония, фенолы и сульфаты. Данные исследований грунта, не-
сомненно, покажут, что агрессивные вещества распределяются
не равномерно, а в определенных местах на различной глубине.
Грунтовая вода выше подошвы фундаментов увеличивает аг-
рессивность химических веществ и способствует их распростра-
нению по всей площадке. Простым и экономичным решением в
некоторых случаях является удаление всего загрязненного грун-
та, устройство соответствующего дренажа и обратная засыпка
неагрессивными материалами. Для нейтрализации кислот осо-
бенно целесообразно использовать известняк и мел, так как не
исключено, что грунтовая вода загрязнена на довольно боль-
шом участке.
Если удалить весь загрязненный грунт не представляется
возможным, тогда следует предусмотреть тщательно сплани-
рованную систему дренажа и защиты бетона. Выбор метода за-
щиты зависит от наличия грунтовой воды, свойств действующих
химических веществ и типа фундамента (сваи, фундамент в ви-
де ростверка, ленточный фундамент, фундамент колонн).
Всегда следует рассматривать возможность использования бе-
тона на глиноземистом цементе, так как он обладает большей
устойчивостью к воздействию некоторых слабых кислот и суль-
фатов, чем портландцемент. Необходимо точно соблюдать ос-
новные принципы проектирования смеси, укладки и выдержива-
ния бетона на глиноземистом цементе, чтобы иметь возможность
учитывать любое возможное снижение прочности в процессе
химического воздействия. Следует обращаться за консультаци-
ей к фирме-изготовителю и строго выполнять все ее рекоменда-
ции (см. главу 1; другие публикации по этому вопросу перечис-
лены в библиографии в конце этой главы).
Опыт автора свидетельствует о том, что необходимость при-
менения для свай самоуплотняющего бетона с весьма высокой
осадкой конуса, вероятно, исключит возможность использования
214
глиноземистого цемента. В следующем разделе, посвященном
защите бетонных свай, рекомендуется применять новые супер-
пластификаторы для бетона на портландцементе (см. главу J).
Многочисленные научно-исследовательские работы, посвящен-
ные вопросам длительного воздействия суперпластификаторов на
долговечность бетона на портландцементе, дали весьма удов-
летворительные результаты, но автор не видел работ, рассмат-
ривающих возможность использования суперпластифпкаторов
для бетона на глиноземистом цементе. Может создаться впечат-
ление, что рекомендации данной главы о защите бетона фунда-
ментов, расположенных в местах промышленных свалок, слиш-
ком категоричны. Однако специалистам следует помнить о том,
что общая стоимость ремонтных работ, вероятно, будет во много
раз больше, чем устройство мер защиты во время возведения
фундамента. Не следует также забывать о возможности исполь-
зования добавочного (подстилающего) слоя бетона. Это реше-
ние может оказаться весьма эффективным, простым и эконо-
мичным, но в этом случае бетон должен быть самого высокого
качества и тщательно уплотнен.
6.2.4. Свайные фундаменты
Опыт автора показывает, что самые большие трудности воз-
никают, как правило, при защите бетона свайных фундаментов,
расположенных в местах свалок промышленных отбросов. Вся
сложность состоит в том, какими практическими методами
можно обеспечить эту столь необходимую защиту.
В случае применения забивных свай из обычного или пред-
напряженного железобетона эту задачу можно, вероятно, решить
с помощью нижеследующих мероприятий, выполняемых или
каждое отдельно или в соответствующем сочетании, которое оп-
ределяется в основном особенностями стройплощадки.
1. Применение плотного непроницаемого бетона (необходимо
в любом случае, ибо он должен выдерживать напряжения, воз-
никающие при забивке сваи) с минимальным защитным слоем
для арматуры 75 мм и прочностью не менее 40 МПа.
2. Устройство добавочного слоя бетона не менее 75 мм.
3. Устройство полностью сцепленного с бетоном защитного
покрытия из эпоксидной смолы с заданными характеристиками
максимального сопротивления истиранию толщиной не менее
0,75 мм. В особых случаях этот слой может состоять из раство-
ра на эпоксидной смоле.
В преднапряженных сваях, изготовленных с последующим
натяжением арматуры, автор рекомендует устраивать специаль-
ную защиту металлических каналов, по которым проходят на-
прягающие канаты. В случае повреждения или разрушения
бетона, в результате которого агрессивные химические вещест-
ва проникают в канал, они немедленно оказывают разрушающее
воздействие на его металлическую облицовку. Теоретически ка-
215
нал должен полностью заполняться раствором, но это не всегда
выполнимо на практике. Поэтому защита металлической обли-
цовки канала с наружной стороны достаточно толстым покры-
тием из эпоксидной смолы (примерно 0,5 мм) была бы полезной
дополнительной мерой защиты.
В набивных сваях, изготовленных бурением, защита бетона
может быть связана с еще большими трудностями. В целях
самоуплотнения бетон должен иметь очень высокую осадку ко-
нуса (примерно 150 мм) и быть достаточно связным, чтобы не
расслаиваться при укладке. Практически это значит, что рас-
ход цемента составляет примерно 400 кг/м3. Для обеспечения
долговечности (что, очевидно, имеет первостепенное значение)
водоцемеитное отношение не должно превышать 0,45. Для та-
кой смеси требуется высококачественный пластификатор, коли-
чество которого должно быть строго установлено, ибо очень
большая доза может привести к постоянному снижению проч-
ности бетона. Все вышеизложенное говорит о том, что необхо-
димо делать пробные замесы. Было бы полезно рассмотреть
вопрос о возможности применения одного из новых супер-
пластифнкаторов (см. главу 1).
Исходя из предположения, что вышеупомянутая смесь гаран-
тирует получение для сваи плотного непроницаемого бетона (на
практике это не всегда возможно из-за образования раковин и
вымывания цемента проникающей грунтовой водой после уда-
ления обсадной трубы), все же может потребоваться его защи-
та от химического воздействия. Ее можно обеспечить несколь-
кими мероприятиями, выполняемыми в отдельности или в со-
четании:
1) дополнительным увеличением слоя бетона не менее чем
на 100 мм, т. е. диаметр сваи должен превышать номинальный
размер на 200 мм.
2) устройством постоянной обсадной трубы из полипро-
пилена; такую трубу следует устанавливать на гораздо боль-
шую глубину, чем уложен в сваю бетон. Вариантом решения
может быть постоянная стальная обсадная труба, но ее наруж-
ная поверхность должна быть надежно защищена химически
стойким и неистирающимся покрытием. При определении не-
сущей способности сваи можно пренебрегать силами поверхност-
ного трения или значительно меньше учитывать их в тех случаях,
когда используется постоянная обсадная труба.
6.2.5. Фундаменты в виде ростверка,
ленточные фундаменты, фундаменты колонн
С этими типами фундаментов работать обычно легче, чем
со сваями, так как все конструкции доступны для ремонта. Цель
рекомендуемых защитных мероприятий — изолировать конструк-
ционный бетон от агрессивного грунта и грунтовой воды в тех
216
случаях, когда одно лишь высокое качество бетона не может
гарантировать длительной прочности. Защиту могут обеспечить
несколько мероприятий, выполняемых в отдельности или в со-
четании:
1) укладка дополнительного слоя бетона толщиной не менее
100 мм в основание и по сторонам фундамента;
2) устройство защитного слоя из изоляционного материала
на нижней поверхности (основании) конструкционного бетона,
который выводится по боковым поверхностям выше уровня
агрессивного грунта и грунтовых вод. Таким образом создается
полная гидроизоляция. Важно предусмотреть, чтобы в изоля-
ционном материале не было пор и других аналогичных де-
фектов, через которые агрессивная вода может проникнуть к
бетону. Можно использовать как наносимый по месту, так и
предварительно изготовленный рулонный материал. Толщина
гидроизоляции зависит от используемых материалов п степени
агрессивности внешней среды. Как правило, рулонный матери-
ал должен быть не тоньше 1 мм, а сцепленные с бетоном
покрытия иметь толщину не менее 0,75 мм. Все швы в рулон-
ном материале необходимо соединять (лучше это делать с по-
мощью растворителя). Если материалы наносят не методом на-
пыления, то защитное покрытие должно состоять, как минимум,
из трех слоев, причем каждый последующий должен наносить-
ся под прямым углом к предыдущему, чтобы закрыть все поры
и отверстия. Особое внимание следует уделять изоляции места
сопряжений горизонтальных и вертикальных или наклонных
поверхностей. Наносимыми по месту материалами, применяемы-
ми для защиты бетона, являются асфальтовые мастики, толстые
слои битума, армированные сеткой из стекловолокна или поли-
пропилена, эпоксидные и полиуретановые смолы. Окончательный
выбор зависит от их устойчивости к химической агрессии, удоб-
ства нанесения в условиях строительной площадки, способности
покрытия сцепляться с бетоном, устойчивости против механи-
ческих повреждений во время обратной засыпки и т. п.
Асфальтовые мастики должны отвечать требованиям Бри-
танских стандартов: BS 988 (BS 1097) «Асфальто-
вые мастики для полной гидроизоляции и гидроизоляционных
слоев (известняковыезаполнители)» или BS 1162 (BS 1418) «Ас-
фальтовые мастики для полной гидроизоляции п гидроизоля-
ционных слоев (природный битум)». На вертикальные и нак-
лонные более чем на 30° поверхности асфальтовую мастику
следует наносить в три слоя при общей толщине 20 мм. Не-
обходимо по возможности обеспечить ее сцепление с бетоном,
предварительно тщательно очистив его поверхность проволоч-
ной щеткой. Кроме того, асфальтовую мастику нужно укреп-
лять специальной оболочкой, защищающей ее от поврежде-
ний при обратной засыпке. Защитную оболочку выпотняют
отдельно от мастики иа относе, а пространство заполняют
цементно-песчаным раствором, слой за слоем, по мере произ-
водства работ.
Битум, армированный стеклянным волокном или полипро-
пиленовой сеткой, может служить прекрасной изоляцией, но
он недостаточно хорошо сцепляется с влажным бетоном и тре-
бует мер защиты от повреждений при обратной засыпке. Для
этой цели можно использовать фанеру, предназначенную для
наружных работ. При использовании асфальтов и битумов воз-
никает проблема долговечности: если вода все-таки проникнет
за такое защитное покрытие, это может привести к полному от-
слоению его от бетонного основания вследствие недостаточного
начального сцепления.
Другими материалами, наносимыми по месту, являются эпок-
сидные и полиуретановые смолы. В некоторых составах эти смо-
лы комбинируются. Рецептуру полимеров следует подбирать с
учетом обеспечения хорошего сцепления с влажным и мокрым
бетоном и придания им устойчивости против физических повреж-
дений. Однако если материал обратной засыпки зернистый, то
целесообразно устраивать временную защиту из тонкой фанеры
или хотя бы из древесностружечных плит (ДСП). Смолы сле-
дует наносить не менее чем в три слоя при общей толщине 0,75
мм. Вертикальные и горизонтальные поверхности бетона перед
устройством покрывающего слоя следует тщательно очищать
проволочными щетками, легкой пескоструйной обработкой или
напорной струей воды. Рулонные пластики включают полиэти-
леновую пленку,, простую иди с резинобитумным адгезивом с .од-
ной стороны калибра 1000 (фирменное название «битутен»), бу-
тилкаучук, хайпалон (синтетический каучук), полиизобутилен и
ПВХ. Толщина их меняется в зависимости от предъявляемых к
ним требований, но, как правило, должна быть не менее 1 мм.
Защита рулонного материала от таких последующих рабочих
операций, как обратная засыпка, имеет важное значение.
6.3. РЕЗЕРВУАРЫ ДЛЯ СЛАБОАГРЕССИВНЫХ ЖИДКОСТЕЙ
В данном разделе рассмотрены резервуары для питьевой во-
ды, поступающей из горных водосборных бассейнов, контактные
резервуары водоочистительных сооружений и емкости в сооруже-
ниях для очистки сточных вод, представляющих смесь хозяй-
ственно-фекальных и промышленных сточных вод. Рекомендации
данного раздела можно также использовать для акведуков, тун-
нелей и емкостей для промышленных сточных вод, которые ока-
зывают слабое агрессивное воздействие на бетон на портландце-
менте.
6.3.1. Резервуары для воды
В воде, поступающей из водосборных бассейнов плоско-
горий, обычно содержатся органические кислоты и растворенная
углекислота, которые могут понижать величину pH до 4 (ее
218
обычный диапазон 4,5—6,5). В некоторых водах плоскогорий
содержатся сернистая и серная кислоты, образующиеся из сое-
динений серы в грунте в результате действия бактерий. При
равных .концентрациях эти минеральные кислоты гораздо аг-
рессивнее органических (гуминовых), которые обычно содержат-
ся в таких водах. В связи с этим необходимо брать соответст-
вующее число проб для химических анализов в течение длитель-
ного периода времени. Такие анализы позволяют сравнивать не
только значения pH, но и концентрации различных кислот, ко-
торые вызывают изменения pH. Максимальные, минимальные и
средние значения концентраций агрессивных веществ по мень-
шей мере за один годичный цикл следует внести в таблицу. Во
многих случаях будет заметно резкое изменение в химическом
составе воды во время и сразу же после периодов сильных
дождей. Химическая агрессия обычно проявляется в виде прот-
равленной поверхности бетона, t.j с. цементный камень растворя-
ется, а крупный заполнитель (если он инертен к слабым кисло-
там обнажается. В некоторых случаях эта коррозия может быть
весьма интенсивной.
Кислые воды гораздо более агрессивны к бетону на порт-
ландцементе, когда они текут по трубопроводам, желобам и
т. п. или хранятся в резервуарах, чем когда они находятся в
грунте (грунтовая вода), окружающем фундамент. Это объяс-
няется тем, что кислоты в проточной воде постоянно обновля-
ются, а продукты коррозии вымываются, подвергая химической
агрессии обнаженную свежую поверхность бетона.
Чтобы противостоять такой агрессивной среде, следует при-
менять бетон и раствор самого высокого качества. Это означа-
ет, что расход цемента должен быть не менее 360 кг на 1 м3
бетона, а водоцементное отношение — не более 0,45. Прп таком
низком водоцементном отношении может потребоваться при-
менение пластификатора. Кроме того, в качестве заполнителя
рекомендуется использовать качественный известняк, а не крем-
нистый гравий или горные породы вулканического происхож-
дения. Имеется единственное исключение — это когда хими-
ческий состав воды агрессивен только к известняку, но такие
случаи весьма редки. Бетон должен быть тщательно уплотнен
и правильно выдержан. Получены данные о том, что свободная
углекислота более агрессивна к портландцементу, чем гумино-
вая кислота. Состав смеси для раствора должен быть следую-
щим: 1 ч. портландцемента на 3 ч. чистого остроугольного песка;
воды .следует добавлять ровно столько, сколько требуется для
получения удобоукладываемой смеси. В случае необходимости
можно использовать пластификаторы. Цементный раствор реко-
мендуется наносить с помощью цемент-пушки (пневматическим
способом), а не вручную, так как при правильном производстве
работ это обеспечива&т получение более плотного, прочного и
водонепроницаемого раствора. Цемент, песок и воду наносят
219
на бетон с большой скоростью, и -водоцементное отношение ред-
ко превышает 0,35. Применение этого метода для ремонта н
гидроизоляции резервуаров для хранения воды подробно рас-
смотрено в главе 4.
После ремонта поврежденного бетона новым бетоном или ра-
створом, нанесенным вручную или с помощью цсмепг-пушки,
следует определить, требуется ли изоляционное покрытие. Во
многих случаях вполне достаточно ограничиться слоем бетона
или раствора большей толщины; в этом случае они будут выпол-
нять функции дополнительного защитного слоя, причем очень
важно обеспечить высокую плотность и низкую проницаемость
- бетона. Когда все это осуществляется на практике, а не обуслов-
ливается только в технических требованиях, тогда материал
исключительно долговечен (если только в окружающей среде
нет минеральных кислот в значительных концентрациях). Тол-
1 щина дополнительного защитного слоя должна быть не менее
50 мм, желательно 75 мм. Однако следует учитывать, что при
увеличении толщины бетона или торкрет-бетона на 75 мм со
1 стороны внутренней поверхности акведука или туннеля соот-
ветственно уменьшается их пропускная способность, если не
I увеличить их первоначальный диаметр.
В том случае, когда применение дополнительного слоя бе-
| тона или раствора на портландцементе допустимой толщины не
| обеспечивает длительной защиты, следует рассмотреть и обсу-
| дпть с фирмой-изготовителем возможность использования гли-
ноземистого цемента.
Если есть опасения, что химическая агрессия будет весьма
[ суровой и что ни портландцемент, ни глиноземистый цемент не
смогут сопротивляться ей длительное время, тогда следует при-
। менять защитную изоляцию. Если сооружение предназначено
для хранения или транспортирования питьевой воды, изоляция
должна быть нетоксичной, безвредной и стойкой к образова-
। нию плесени и бактерий. Желательно получить разрешение на
использование такого материала в резервуарах для питьевой
। воды от крупного специалиста в области гидротехники.
При выполнении изоляции по месту применяют эпоксидные
смолы, а из рулонных материалов — бутилкаучук и полиизо-
бутилен. При использовании рулонного материала швы сле-
дует соединять внахлестку с помощью растворителя или горя-
1 чим способом; листы принято приклеивать к бетонному осно-
ванию. Из наносимых по месту покрытий можно применять
также битумные эмульсии (сорта, пригодные для питьевой
I воды), но они плохо сцепляются с влажным и мокрым бетоном,
тогда как состав эпоксидных смол можно подбирать с учетом
I прочного сцепления в исключительно влажных условиях. Све-
дения о нанесении покрытий из таких материалов даны в гла-
I ве 4. В случае применения предварительно изготовленного ру-
лонного материала необходимо особенно следить за тем, чтобы
220
I
I
его наносили выше уровня воды. Хотя используемые адгезивы
обладают достаточной водостойкостью, при длительном погру-
жении в воду незащищенной кромки сцепление может умень-
шиться. По этой причине при ремонте только части поверх-
ности сооружения более экономичны материалы, наносимые
по месту, если к покрытию не предъявляют особых требова-
ний, например максимальной эластичности. В последнем слу-
чае необходимо применять рулонные материалы.
6.3.2. Контактные резервуары
и отстойники для сточных вод,
в том числе от промышленных предприятий
Ниже рассмотрены контактные резервуары водоочиститель-
ных установок и отстойники для сточных вод, представляющих
собой смесь хозяйственно-фекальных и промышленных сточ-
ных вод.
В воду контактных резервуаров с целью ее очистки спе-
циально вводят химические вещества — сульфат алюминия
(алюминиевые квасцы), сульфат железа, соединения аммония
и серную кислоту. Все они агрессивны к бетону на портланд-
цементе, причем степень агрессивности в значительной мере
зависит от их концентрации.
ч При ремонте сооружений такого типа и устройстве защиты
необходимо иметь все данные, касающиеся рабочего цикла
очистки воды, концентрации используемых химических ве-
ществ и диапазона pH. При очистке воды для коммунального
водоснабжения установки работают при температуре окру-
жающей среды, но в контактных резервуарах и нейтрализато-
рах промышленных установок растворы могут быть горячими.
Все эти данные нужно точно знать, чтобы выбрать соответст-
вующую систему защиты.
Хотя для многих емкостей достаточна защита, создаваемая
самим высококачественным плотным и непроницаемым бетоном
на сульфатостойком портландцементе, бывают и другие ситуа-
ции, которые требуют устройства защитной изоляции. Для
средней степени защиты рекомендуется дополнительный слой
бетона или торкрет-бетона на портландцементе. Кроме того,
следует учитывать возможность использования торкрет-бетона
на глиноземистом цементе.
Сточные воды из некоторых типов установок для демине-
рализации, которые будут рассмотрены в следующем разделе,
могут быть исключительно агрессивны к портландцементу и
глиноземистому цементу.
Отстойники для сточных вод, состоящих из хозяйственно-
фекальных и промышленных сточных вод, могут быть особенно
трудными объектами вследствие изменения их химического со-
става. Многое также зависит и от степени концентрации. Про-
221
мышленные сточные воды часто сливают по ночам, когда в
сухой период года по коллекторам протекает наименьшее ко-
личество сточных вод. Иногда температура этих промышлен-
ных отходов довольно высока, а это, в свою очередь, увеличи-
вает их химическую активность.
Весьма существенно иметь как можно больше данных о ко-
личестве спускаемых промышленных отходов, их температуре
и химическом составе, а также времени спуска. Для принятия
обоснованного и экономичного решения необходимо учиты-
вать все относящиеся к данной проблеме факторы. Основные
положения, рассмотренные в начале этой главы, остаются в
силе ц для.данного случая.
В следующем разделе рассмотрены вопросы, связанные с
агрессивным воздействием на бетон в системе самого коллек-
тора, в частности проблема двухстадийного действия бактерий,
в результате которого образуется серная кислота.
6.3.3. Перегниватели ила
Сведения о емкостях, предназначенных для перегнивания
ила при повышенных температурах, приведены в данном раз-
деле (а не в главе 4) из-за некоторых характерных особенно-
стей их эксплуатации.
В настоящее время плоперегниватели принято включать во
все установки для очистки сточных вод. Как правило, они
круглые в плане и имеют купольное покрытие. Стены и дно
устраивают из железобетона (иногда стены пз преднапряжен-
ного железобетона), а покрытие — из оцинкованной стали,
железобетона или армированного торкрет-бетона. Оборудова-
ние для нагревания и перемешивания устанавливается внутри
плоперегнпвателя. Температура ила, как правило, находится
в пределах 25—30° С, оптимальное значение pH = 7—7,7. Это
значит, что среда ила в емкости должна быть нейтральной
или щелочной. В процессе перегнивания ила выделяется боль-
шое количество газа. Газ состоит из метана (70%) и углекис-
лого газа (25%), в оставшиеся 5% входят сероводород и дру-
гие газы.
Важно, чтобы вся емкость выше среднего уровня ила была
достаточно газонепроницаемой, а стены и дно непроницаемы
для жидкости. Хотя бетон не входит в категорию газонепрони-
цаемых материалов, качественный плотный бетон удовлетвори-
тельно справляется с этой задачей в илоперегнпвателях благо-
даря низкому давлению. Однако при утечке газа следует преж-
де всего обследовать швы: если они в порядке, а поврежден
сам бетон, то неисправность можно устранить путем нанесения
двух слоев соответствующей краски на внутреннюю поверх-
ность покрытия и верхней части стен. Материал, выбранный
для покрытия, должен быть долговечным в условиях экспл'уа-
222
тации, которые включают циклические температурные дефор-
мации сооружения. При температуре 30° С внутри емкости и
наружной температуре —10°С в степах и покрытии будет воз-
никать значительный, часто меняющийся в зависимости от по-
годных условий перепад температур.
Наиболее часто встречающиеся повреждения в илопере-
гнивателях—это утечка газа и химическое воздействие на бе-
тон. Могут быть, конечно, и другие дефекты, например трещи-
ны в бетоне и неисправные швы, которые обычно встречаются
в железобетонных сооружениях, но они были рассмотрены в
других главах этой книги.
Автор хотел бы подчеркнуть необходимость принятия стро-
гих мер безопасности, когда люди входят в илоперегнпвателп
для осмотра, так как там могут быть такие опасные газы, как
метай, углекислый газ, сероводород и др.
Потери (утечка) газа
Участки и отдельные точки, где происходят утечки газа,
можно легко обнаружить с помощью мыльного раствора, на-
несенного на наружную поверхность. Желательно герметизи-
ровать проницаемые участки бетона и швы с внутренней сто-
роны, но для этого придется на какое-то время отключить
илоперегниватель, а это не всегда целесообразно. В таких
случаях следует применять герметизацию наружной поверх-
ности. Для этого следует максимально уменьшить давление
газа (которое вообще невысокое и редко превышает 0,0015—
0,002 МПа). Если утечка газа происходит через участки пори-
стого бетона, то их следует инъектировать цементным раство-
ром под давлением (см. главу 4) или уплотнять, нанося на
поверхность раствор или смолу. В обоих случаях первый слой
используемого для ремонта материала должен быстро схваты-
ваться, особенно в случае нанесения его на поверхность.
Трещины ремонтировать труднее вследствие температурных
деформаций сооружения, о которых уже упоминалось. Мето-
дика заделки трещин подробно рассмотрена в главе 3, и прин-
ципы, изложенные в ней, применимы и для данного случая.
Материал для пнъектирования в трещины или для заделки
расшитых трещин, должен обладать соответствующей сте-
пенью эластичности и быть устойчивым к действию газов, вы-
деляемых при гниении ила.
Предварительно изготовленные неопреновые накладки, ве-
роятно, будут самым долговечным материалом для герметиза-
ции швов, но стенки шва в этом случае должны быть правиль-
ной формы и гладкими. Недавно в Великобритании появилась
неопреновая накладка швеллерного сечения, применение кото-
рой устраняет трудности?1 связанные с неровной поверхностью
существующих швов (см. рис. 4.17).
223
Химическое воздействие на бетон
Повреждения этого вида проявляются вначале в виде течи
через швы пли трещины в стенах вместе с появлением ржавых
пятен вследствие коррозии арматуры. Степень повреждений
и методы ремонта можно точно установить только после тща-
тельной очистки внутренней поверхности плоперегнпвателя.
Для таких работ рекомендуется использовать напорную струю
воды (см. главу 5).
Химическое воздействие проявляется обычно в виде неглу-
бокой пли глубокой коррозии поверхности бетона с большей
степенью разрушения в стыках и трещинах (исключение со-
ставляют те редкие случаи, когда в нормальной работе ило-
перегпивателя наблюдаются серьезные нарушения). Для про-
цесса перегнивания ила значение pH в емкости должно быть
немного выше 7. Однако pH вновь загруженного необработан-
ного ила может составлять 6.
Опыт автора показывает, что когда химическое воздействие
все-таки происходит, оно, как правило, бывает на уровне или
выше среднего уровня ила. Все свидетельствует о том, что раз-
рушение появляется в результате действия серной кислоты,
которая образуется вследствие двухстадийного действия бак-
терий. Последние превращают сероводород, содержащийся в
газе ила, в H2SO4. Детали этого процесса будут рассмотрены
в следующих разделах главы. В основном сероводород обра-
зуется анаэробными бактериями в перегнивающем иле, затем
аэробные бактерии в присутствии влаги превращают газ в
серную кислоту. Теоретически в объеме над перегнивающим
илом не должно быть кислорода, но на практике его достаточно
для размножения (по крайней мере периодически) аэробных
бактерий.
Это может вызвать недоумение, потому что количество се-
роводорода (H2S) в газе ила весьма невелико. Однако вряд ли
можно сомневаться в том, что превращение H2S в H2SO4 иног-
да действительно происходит. Автор обнаружил желтый поро-
шок на внутренней поверхности покрытия илоперегнивателя,
анализ которого показал, что на 70% он состоит из элементар-
ной серы. Сера и II2S в отдельности не агрессивны к бетону.
Рекомендации по защите бетона в таких случаях будут даны
в этой главе в разделе, посвященном ремонту и защите кана-
лизационных труб.
6.3.4. Электростатические установки
для улавливания газов
из дымовых труб
Электростатические установки применяют в различных
отраслях промышленности, где газы, выходящие из дымовых
труб, содержат большое количество мелких частиц, которые
224
по той или иной причине следует удалить до того, как газ бу-
дет выпущен в, атмосферу.
Некоторые газы дымовых труб содержат серу л другие со-
единения, которые агрессивны к бетону. Как правило, они не
опасны до тех пор, пока температура газа значительно выше
точки росы, что исключает наличие влаги. Как уже указыва-
лось, химические вещества в сухом состоянии редко оказы-
вают на бетон химическое воздействие. Когда повреждения в
таких установках все же происходят, они обычно расположены
на выходе из дымовой трубы, где самая низкая температура.
Химическое воздействие, вероятно, будет протекать медленно
в течение нескольких лет.
Прежде чем принимать соответствующие меры защиты,
следует точно определить, какие химические вещества оказы-
вают агрессивное воздействие. Если (как это часто бывает)
установлено, что агрессивное воздействие вызвано сочетанием
кислот, сульфатов и аммония, то эффективной мерой будет,
вероятно, применение торкрет-бетона на глиноземистом цемен-
те, используемого при облицовке промышленных дымоходов.
Ремонт здании и емкостей для воды торкрет-бетоном рассмот-
рен в главах 3 и 4, все изложенные там принципы применимы
и для данного случая.
Для защиты неповрежденного бетона на портландцементе
можно рассмотреть возможность использования фирменного
химически- и жаростойкого состава, который был применен в
дымовых трубах в Дрэкс Пауа Стейшн, описанный в после-
дующих разделах этой главы.
6.4. ТУННЕЛИ, ПРОХОДЯЩИЕ В МЕСТАХ СВАЛОК
ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТБРОСОВ
В начале этой главы проблемы бетонных фундаментов, рас-
положенных в местах промышленных свалок, были рассмот-
рены с точки зрения защиты бетона от химической агрессии.
Туннели должны иметь обделку, и за исключением тех слу-
чаев, когда они проходят через сплошную скальную породу,
эта обделка выполняется из чугунных сегментов на болтах,
сборных бетонных сегментов (на болтах или без них) или мо-
нолитного бетона. Все эти материалы требуют защиты, когда
грунт, окружающий туннель, агрессивен. Как уже упомина-
лось, в местах свалок промышленных отходов встречаются
самые разнообразные химические вещества, цоэтому нужно
защищать именно наружную поверхность обделки. Значитель-
ное разрушение обделки туннеля — безусловно, весьма серьез-
ная проблема. Срок эксплуатации коллектора туннельного
типа обычно рассчитан не менее чем на 80—100 лет.
При ремонте туннелей за обделку принято нагнетать це-
ментный раствор под давлением. Состав раствора можно под-
8 3«к. 75 226
бирать так, чтобы он был устойчив к действию многих хими-
ческих веществ. Следует, однако, помнить, что цементация под
давлением не обеспечивает ни сплошного внешнего защитного
покрытия, ни 100%-ной пропитки окружающего туннель грун-
та, и хотя площадь контакта наружной поверхности обделки
с агрессивными грунтом пли грунтовой водой может значи-
тельно уменьшиться, все еще будут оставаться места с непол-
ной изоляцией.
Кроме цементации можно рекомендовать следующие меры
защиты:
а) применять бетон на глиноземистом цементе, а не на
портландцементе, сел". это для данного случая одобрено фир-
мой-изготовителем;
б) устраивать дополнительный защитный слой бетона;
в) устраивать защитное покрытие из раствора на эпоксид-
ной смоле на наружной поверхности и в местах соединений
обделки из сборных бетонных сегментов (само собой разу-
меется, что этот метод применяется только для элементов из
сборного бетона).
Защитные мероприятия, рассмотренные выше, применимы
только при строительстве новых туннелей. Естественно возни-
кает вопрос, что же можно сделать в тех случаях, когда приз-
наки разрушения, вызванного химическим воздействием агрес-
сивной грунтовой воды, обнаружены на обделке уже эксплуа-
тируемых туннелей? Единственным практически осуществимым
решением в таком случае является, очевидно, нагнетание це-
ментного раствора под давлением, если не считать замены ста-
рой обделки новым более прочным материалом. Но даже в
последнем случае для обеспечения дополнительной защиты
следует применять цементацию. Прежде всего необходимо про-
вести подробно обследование с целью возможно точного оп-
ределения источника агрессивных химических веществ и гра-
ницы загрязненного грунта по высоте и площади. Например,
на площадке могут быть особые условия, свидетельствующие о
том, что устройство диафрагмы значительно снизило бы поток
агрессивных грунтовых вод вдоль туннеля. Если устройство
диафрагмы дополнить введением химических веществ в грунт
между диафрагмой и туннелем, можно добиться хороших ре-
зультатов. Некоторые данные о гидроизоляции туннелей рас-
смотрены в главе 4.
6.5. КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
Вся представленная информация, рекомендации и выводы
относятся как к асбестоцементным, так и бетонным трубам.
Термин «вспомогательные сооружения» означает смотровые
колодцы н отстойники насосных станций, а не емкости в уста-
226
новках для очистки сточных вод, так как последние были рас-
смотрены в предыдущем разделе («Резервуары для слабоагрес-
сивных жидкостей»).
Бытовые сточные воды нормальной концентрации не агрес-
сивны к бетону на портландцементе. Это подтверждается тем
фактом, что из сотен тысяч километров труб общественных
канализационных систем в Великобритании лишь очень неболь-
шой процент значительно пострадал от химической агрессии.
Но если разрушение все-таки произошло, ремонт его, как
правило, обходится очень дорого. Бетон в канализационных
системах подвергается химической агрессии вследствие одной
из трех основных причин:
1) наличия агрессивных химических веществ в сточных во-
дах (например, из промышленных отходов);
2) присутствия агрессивных химических веществ в грунте
или грунтовой воде, окружающих канализационную систему;
3) образования агрессивных химических веществ внутри
самой канализационной системы вследствие так называемого
двухстадийного действия бактерий.
Пункты 1 и 2 уже рассмотрены в предыдущих разделах
этой главы.
6.5.1. Образование агрессивной среды
внутри канализационной системы
в результате двухстадийного
действия бактерий
При небольшой скорости потока сточных вод (меньшей, чем
это требуется для самоочистки коллектора) в иле и осадках в
нижней части коллекторов и отстойников под действием ана-
эробных бактерий может образовываться сероводород. Раз-
лагая соединения серы в сточных водах, бактерии вырабатыва-
ют газ. Одно время считали, что для действия бактерий необхо-
димы промышленные сточные воды с высокими концентрация-
ми соединений серы. Теперь известно, что сероводород образу-
ется и в хозяйственно-фекальных сточных водах. Соединения
серы в высоких концентрациях обеспечивают анаэробные бак-
терии дополнительным питанием, что приводит, таким образом,
к образованию большего количества H2S.
Сам сероводород не вызывает химической агрессии качест-
венного бетона, но когда образуется газ, который не может
быстро улетучиваться из канализационной системы, не исклю-
чено его превращение в серную кислоту под действием аэроб-
ных бактерий во влажном воздухе над поверхностью воды в
коллекторах и отстойниках насосных станций. Серная кислота
чрезвычайно агрессивна к бетону как па портландцементе,
так и на глиноземистом цементе.
Всего лишь несколько лет назад считали, что действие
бактерий более вероятно при более теплом, чем в Великобри-
8* 227
танин (при условии, что для этого нет каких-либо особых об-
стоятельств), климате. Примером таких обстоятельств явились
коллекторы в Бертон-он-Трент, по которым проходили в боль-
шом количестве отходы с пивоваренных заводов. В промыш-
ленных сточных водах этих заводов содержались серные сое-
динения высоких концентраций. Позднее как в Великобрита-
нии, так и других странах с таким же или более холодным
климатом (например, в Финляндии) также были отмечены
случаи химической агрессии в коллекторах, по которым про-
пускают только хозяйственно-фекальные сточные воды.
Химическая агрессия происходит выше среднего уровня
воды в канализационных трубах, отстойниках насосных стан-
ций и в смотровых колодцах. Чем выше температура в кана-
лизационных трубах, тем больше опасность химической аг-
рессии. В свежих сточных водах нормальной концентрации
вряд ли будет вырабатываться сероводород (который является
первым признаком химической агрессии этого типа), но если
сточные воды становятся септическими (а это в равной степе-
ни относится к отложениям в канализационных трубах и от-
стойниках), то опасность образования H2S значительно воз-
растает. Септичность в канализационной трубе — процесс био-
логический, вызываемый деятельностью анаэробных бактерий,
в результате которой некоторые органические соединения пе-
реходят из более высокой в более низкую степень окисления,
некоторые твердые органические вещества становятся раство-
римыми и выделяется углекислый газ, метан и сероводород.
Канализационные системы Австралии, ЮАР, южных шта-
тов США, Египта и Малайи сильно пострадали от химической
агрессии такого типа. Австралийский ученый Паркер в 1945 г.
четко определил условия ее возникновения: содержание в сточ-
ных водах соединений серы, благоприятная среда для роста
анаэробных бактерий, которые уменьшают количество этих
соединений, обусловленное образованием сероводорода, и по-
следующее его окисление до H2SO4. Важную роль при этом игра-
ет температура внутри сооружения (отстойники, емкости и т.п.).
Принято считать, что диапазон температур от 12 до 30°С яв-
ляется наиболее благоприятным для развития химической аг-
рессии этого типа. Образование H2S в сильной степени активи-
зируется при температуре выше 16°С.
Результаты изысканий свидетельствуют о том, что количест-
во образующегося сероводорода, вероятно, достигает максимума
при pH, равном примерно 7,7, и резко падает, когда pH превы-
шает 8. Следует отметить, что в городских сточных водах сред-
ней концентрации pH находится в пределах 6,8—7,8.
Важным фактором при обработке сточных вод является их
способность поглощать кислород. Хотя влияние поглощения
кислорода жидкостью менее заметно, чем влияние температуры,
имеются данные, что общее количество образованных сульфи-
228
дов, вероятно, прямо пропорционально количеству поглощен-
ного кислорода.
Выход H2S в воздух над жидкостью значительно облегчает-
ся ее турбулентностью. Вентиляция пространства над жид-
костью в местах образования H2S может быть решающим фак-
тором. При хорошей вентиляции и быстром выпуске газа в
атмосферу вряд ли будет образовываться серная кислота даже
при большом содержании H2S.Таким образом будет ликвидиро-
вана или значительно снижена опасность агрессивного воздей-
ствия на бетон.
Признаки агрессивного воздействия этого типа на бетон и
асбестоцемент в канализационных системах таковы.
1. Разрушение происходит выше уровня воды.
2. Цементный камень под действием агрессивного вещества
(серной кислоты), превращается в мягкий,, похожий назамазку.
материал со значением pH, равным нейтральному 7 или ниже
(вместо 10,5—11,5 в нормальном бетоне). Данные анализа это-
го материала показывают, что он в основном состоит из суль-
фата кальция.
3. В некоторых случаях на бетоне и металлических поверх-
ностях, находящихся в контакте с сероводородом, образуются
отложения желтого порошкообразного вещества. Анализ этого
вещества показывает, что оно состоит примерно на 70% из
элементарной серы. Очевидно, оно образовалось в результате
сложной химико-микробиологической реакции.
Результаты агрессивного воздействия этого типа, если оно
продолжалось более или менее непрерывно в течение дли-
тельного периода, могут быть очень серьезными. Толщина стен-
ки трубы уменьшается на 75%, сводя почти к нулю ее проч-
ность.
Как же оградить бетон от такого воздействия? Автор счи-
тает, что предупредить повреждение всегда легче, чем его уст-
ранить, поэтому прежде всего необходимо рассмотреть меро-
приятия, которые будут препятствовать возникновению благо-
приятной среды для развития цикла: анаэробные бактерии —
сероводород — аэробные бактерии •— серная кислота.
Новые канализационные системы
При проектировании системы следует предусматривать ме-
ры, максимально снижающие турбулентность или регулирующие
ее так, чтобы выделяющийся сероводород можно было выпус-
кать в атмосферу. Если такое решение невозможно, следует
принять особые меры предосторожности по защите бетона на
портландцементе, примыкающего к участкам турбулентности.
Турбулентность играет исключительно важную роль в создании
агрессивной среды. Это вполне логично, так как турбулентные
потоки способствуют высвобождению H2S, а в серную кислоту
229
ч
превращается именно H2S, который содержится в воздухе над
уровнем воды.
Следует сделать все возможное, чтобы удалить с помощью
вентиляции H2S из влажной теплой среды внутри коллектора.
Автор видел, как прп замене герметичной крышки приемной
камеры илоперегнивателя решеткой полностью прекратилась
агрессия.
Следует предусматривать такие скорости тока жидкости во
всех канализационных трубах, которые обеспечивали бы их
самоочистку. Если это нецелесообразно (например, в новых
системах, где начальный поток может быть значительно мёнь-
ше конечного расчетного), следует предусмотреть устройство
для регулярной промывки и очистки от скопившегося в ниж-
ней части трубы ила или других наносов. Хорошая промывка
имеет еще одно преимущество — она вымывает кислоту, ко-
торая могла образоваться на уровне воды или выше. Обычно
ее приходится повторять каждые две недели.
При проектировании системы, в которой агрессивное воз-
действие на бетон ожидается в первые годы эксплуатации, мож-
но предусмотреть удовлетворительную защиту бетона эпоксид-
ной смолой специального состава толщиной по менее 0,6 мм.
Покрытие такой толщины следует наносить как минимум в
три слоя. Существенно важно обеспечить полное сцепление
покрытия с бетоном без пропусков. Во многих случа-
ях основной причиной разрушения таких покрытий является
потеря сцепления с бетоном вследствие неудовлетворительной
подготовки поверхности бетона. Этому также способствует не-
правильный подбор состава смолы, недостаточная толщина плен-
ки и небрежное ее нанесение.
Хорошая подготовка бетонного основания может быть зат-
руднена в трубах, диаметр которых слишком мал для досту-
па рабочих внутрь. Подготовка поверхности осуществляется,
как правило, посредством пескоструйного аппарата, напорной
струей воды или тщательной очисткой поверхности проволочны-
ми щетками.
В Великобритании сконструировано оборудование (рис. 6.1)
для нанесения покрытий из эпоксидных и полиуретановых смол
на внутреннюю поверхность труб в полевых условиях, на за>
воде или на строительной площадке. На рис. 6.2 показан про-
цесс нанесения смолы на стройплощадке. В некоторых случа-
ях, когда имеется необходимое оборудование, практикуется
пропитка бетона газообразным тстрафторндом кремния (метод
запатентован). Этот метод разработан в Голландии и известен
под названием «окрейтипг». По лицензиям его используют в
ряде стран. Эффективность применения этого метода зависит
от нескольких факторов:
а) глубины пенетрации газа (SiF<) в поверхность бетона, ко-
торая должна быть не менее 5 мм;
230
Рис. 6.1. Оборудование для
изоляции труб эпоксидной
смолой («Колебранд Ли-
митед»)
Рис. 6.2. Нанесение покры-
тия из эпоксидной смолы
на внутреннюю поверхность
бетонных труб («Колебранд
Лимитед»)
б) концентрации и содержания присутствующей серной кис-
лоты.
Защита бетона происходит, по-видимому, вследствие образова-
ния фтористого кальция при реакции газа SiF4 с продуктами
гидратации в цементном тесте, в основном с гидратом окиси
кальция Са (ОН)2.
Газообразный тетрафторид кремния обладает исключитель-
но высокой химической активностью; он агрессивен к большин-
ству металлов и ядовит для людей. Эти свойства усложняют
и затрудняют процесс пропитки. Опыт показывает, что бетон,
обработанный таким методом, обладает большей устойчивостью
против агрессивного воздействия, чем незащищенный бетон на
портландцементе. Использование известнякового заполнителя
также увеличивает долговечность бетона. Использование бе-
тона, пропитанного газообразным тетрафторидом кремния, соз-
231
дает среду, неблагоприятную для образования большого коли-
чества сероводорода и его превращения в серную кислоту. Это
позволяет преодолеть трудности в начальный период эксплуата-
ции канализационной системы, когда потоки весьма малы, а
также впоследствии, когда в коллекторе будет достаточное
количество сточных вод.
Еще одним решением может быть применение нового мате-
риала, известного под названием «F.70». Автор имел возмож-
ность наблюдать успешное применение этого материала в ка-
честве наружного защитного слоя в силосах для обеспечения
непроницаемой поверхности бетона после ремонта. Согласно
характеристике фирмы-изготовителя, F.70 является модифици-
рованным раствором ортосиликата. Для придания устойчивости
к воздействию серной кислоты в коллекторах F.70 армируют
тонко измельченной (порошкообразной) нержавеющей сталью.
Покрытие из такого материала инертно ко многим химическим
веществам, в том числе к слабым кислотам. И хотя в настоя-
щее время изготовители не могут дать гарантий в случаях кон-
центраций серной кислоты, не оговоренных техническими усло-
виями, этот материал, вероятно, обеспечит удовлетворительную
защиту 'бетона в начальный период эксплуатации канализацион-
ной системы.
Существуют также материалы для облицовок, которые состо-
ят из стекловолокна, пропитанного полимерной смолой. Одним
из недостатков этого метода защиты является трудность обеспе-
чения полностью газонепроницаемых швов между отдельными
участками облицовки. Если сероводород просачивается через
облицовку или швы и превращается в серную кислоту, корро-
зия бетонных труб может протекать незаметно до тех пор, пока
они не будут серьезно повреждены. По той же причине любой
тип облицовки, не имеющей полного сцепления с бетонным ос-
нованием, таит в себе потенциальную опасность.
Результаты исследований, которые много лет проводились в
ЮАР, показали, что срок службы бетона на высококачествен-
ных известняковых заполнителях значительно больше, чем у
бетона на заполнителях из кремнистого гравия или горных
пород вулканического происхождения. Существенно, чтобы из-
вестняковый заполнитель и цементный камень имели одинако-
вую степень проницаемости. При использовании известнякового
заполнителя агрессивное действие кислоты будет распростра-
няться одновременно на цементный камень и на заполнитель,
а не сосредоточиваться только на ограниченном количестве
цементного камня. Поэтому в новых системах, где предполага-
ется такое агрессивное воздействие, целесообразно использовать
в бетоне качественный известняковый заполнитель.
Независимо от типа использованного заполнителя первым ус-
ловием зашиты железобетонного сооружения при любом агрес-
сивном воздействии является применение плотного непроницае-
232
мого бетона. Такой бетон можно получить при высоком расходе
цемента (не менее 360 кг/м3) и низком водоцементном отноше-
нии (не более 0,45). Кроме того, для обеспечения максималь-
ной плотности бетон при укладке следует тщательно уплотнять
п выдерживать.
Бетонные канализационные трубы, отвечающие Британскому
стандарту BS 556, изготовляются из бетона высокого качества
с расходом цемента не менее 400 кг/м3 и водоцементным отно-
шением при любом способе изготовления не более 0,4. Некото-
рые фирмы используют около 450 кг цемента на 1 м3 бетона
при В[Ц=й,33. Асбестоцементные трубы, регламентированные
Британскими стандартами BS 486 «Напорные трубы» и BS 3656
«Канализационные трубы», также не уступают по свойствам
высококачественным бетонным трубам.
Старые канализационные системы
Проблемы, связанные с действием агрессивной среды в ста-
рых канализационных системах, во многих отношениях слож-
нее, чем в новых. Самое;трудное — это, пожалуй, достаточно точ-
ное определение степени повреждений внутри труб относитель-
но небольшого диаметра (150—900 мм), недоступных для че-
ловека.
При подозрении на коррозию прежде всего необходимо тща-
тельно осмотреть отстойники насосных станций и канализацион-
ные смотровые колодцы на разгрузочном конце напорных ма-
гистралей, так как именно здесь может произойти разрушение.
После того как в этих смотровых колодцах будет обнаружена
коррозия, следует приступить к осмотру верхних отрезков на-
порных труб и верхних секций гравитационных коллекторов,
принимающих спускаемые воды. Если диаметр труб менее
900 мм, осмотр наиболее целесообразно проводить с помощью
телевизионной системы, работающей по замкнутому кругу.
Прежде чем приступить к такому осмотру рекомендуется очис-
тить и хорошо промыть струей воды каждый отрезок коллекто-
ра. к сожалению, даже лучшие фотографии подтверждают
лишь коррозию бетона, но определить ее степень, глубину и
влияние на несущую способность труб не представляется воз-
можным. .Чтобы решить этот весьма важный вопрос,;необходимо
отрыть и вынуть отдельные трубы для подробного и тщатель-
ного осмотра.
Автор полагает, что может быть сконструировано специаль-
ное устройство для регистрации в полевых условиях значи-
тельных изменений диаметра трубы.
Следует принять все возможные меры по уменьшению турбу-
лентности и устройству вентиляции в местах разрушения труб.
Усовершенствование вентиляции во всех секциях канализацион-
ной системы, где, как известно, образуется сероводород, дает
положительные результаты.
233
Ремонт поврежденного бетона необходимо проводить сле-
дующим образом.
1. Весь поврежденный и рыхлый бетон следует тщательно
удалить и хорошо промыть поверхность чистой водой.
2. Для нового бетона пли раствора рекомендуется использо-
вать бутадиен-стиральный латекс. Укладывать его следует в
соответствии с принципами, изложенными в этой книге.
3. После того как новый бетон или раствор будет выдержан
определенное время и затвердеет, на него следует нанести не
менее трех слоев эпоксидной смолы (при общей толщине не
менее 0,6 мм) пли трп слоя модифицированного раствора ор-
тосиликата, армированного порошком из нержавеющей стали
(см. предыдущий раздел). Вероятно, эпоксидная смола будет
обеспечивать защиту более длительный период времени, чем
раствор ортосиликата. При выборе защитного покрытия сле-
дует учитывать возможность уменьшения агрессивности среды
с помощью мероприятий, предложенных в этом разделе.
Необходимо предусматривать регулярную очистку труб, ко-
лодцев и отстойников, чтобы уменьшать скопление ила и уда-
лять образовавшуюся на бетоне кислоту.
Положительные результаты часто дает очистка самих сточ-
ных вод, так как при этом уменьшается образование серово-
дорода и замедляется деятельность анаэробных и аэробных бак-
терий. Исследования, проведенные в ЮАР, показали, что со-
ответствующая доза извести повышает в сточных водах pH до
8—9, а ранее уже упоминалось, о том, что образование серо-
водорода значительно снижается, когда значение pH выше 8.
Опыт ЮАР показывает, что введение в сточные воды извести
дешевле и эффективнее добавления хлорной извести, выделяю-
щей хлор. Однако этим отнюдь не обязательно пользоваться во
всех случаях. Другие работы свидетельствуют о том, что вве-
дение хлора на выходе весьма эффективно. Некоторые специа-
листы предпочитают вводить в отстойники известь, а затем в
напорную магистраль хлор. Введение в напорную магистраль
кислорода также дало положительные результаты.
Новый метод обработки сточных вод заключается в добав-
лении к ним перекиси водорода (Н2О2). Перекись водорода
вступает в реакцию с сероводородом, образуя воду и серу, при-
чем последняя выпадает в виде осадка и не агрессивна к бетону
на портландцементе. Сообщение о разработке этого метода
опубликовано в журнале «Водопроводные и канализационные
сооружения» в августе 1973 г. (США). Последующие исследо-
вания в других странах подтверждают эффективность метода
для уменьшения количества образующегося сероводорода и,
следовательно, конечного продукта — серной кислоты. Однако
испытания этого метода дают возможность предположить, что
он гораздо дороже, чем другие упомянутые методы.
Так как температура играет важную роль при образовании
234
сероводорода (выделение H2S резко возрастает выше 16ЭС),
нужно делать все возможное, ’’тобы исключить спуск горячих
сточных вод в канализационную систему.
Рекомендуется проводить тщательные и регулярные осмотры
(например, дважды в год) для установления необходимости
ремонтных работ.
6.6 СТОЧНЫЕ ВОДЫ ОТ УСТАНОВОК
ДЛЯ МИНЕРАЛИЗАЦИИ (ОБЕССОЛИВАНИЯ)
Химические вещества, применяемые для регенерации ионно-
обменных материалов в обессоливающих установках, могут
быть чрезвычайно агрессивными к бетону. Они включают кон-
центрированную серную кислоту и каустическую соду. Темпе-
ратура сточных вод от 10 до 60°С. Эти концентрированные
растворы обычно загружают в нейтрализатор отдельно, но если
по несчастной случайности раствор концентрированной кислоты
спустить до ее нейтрализации, можно нанести весьма значи-
тельные повреждения дренажной сети. При использовании упо-
мянутых химических веществ сточные воды даже после нейтра-
лизации весьма агрессивны к портландцементу (например,
H2SO4-l-2NaOH=Na2SO4+2H2O). При значительной концент-
рации ионов сульфата сульфатостойкий портландцемент не мо-
жет обеспечить удовлетворительную защиту, поэтому поверх-
ность труб и внутреннюю поверхность канализационных смот-
ровых колодцев следует защищать специальными покрытиями.
Защита нейтрализатора должна быть очень тщательной, осо-
бенно при наличии песка, который будет оказывать абразивное
воздействие.
Конструкции целесообразно выполнять из коррозионностоп-
кого глиняного кирпича и плиток на растворе, стойком к хи-
мической агрессии, или специально подобранной композиции из
эпоксидных и полиуретановых смол. Защита сети (труб и смот-
ровых колодцев) также имеет существенное значение. Эта за-
щита достигается покрытием внутренней поверхности труб и
смотровых колодцев примерно на 1 м выше примыкания трубы
материалом, устойчивым к воздействию сточных вод, даже не
прошедших нейтрализации. При большой длине трубопроводов
капитальные затраты весьма значительны, но все же они на-
много меньше, чем при замене этой сети после нескольких лет
эксплуатации.
Кроме того, рекомендуются следующие дополнительные ме-
роприятия.
1. Для обеспечения тщательного перемешивания внутрь нейт'
рализатора нужно помещать установку. Это может быть меха-
ническая мешалка или система перфорированных труб, через
которые подается сжатый-воздух.
2. Следует предусмотреть специальное устройство, позволяю-
235
щее выпуск сточных вод осуществлять только после нх нейтра-
лизации, т. е. при pH более 7.
3. Необходимо иметь четкий план мероприятий по осмотру
нейтрализатора н системы ниже выпускного отверстия.
6.7. ОПРЕСНИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
ДЛЯ МОРСКОЙ ВОДЫ —ГОРЯЧИЕ
РАССОЛЫ И ДИСТИЛЛЯТЫ
В связи с появлением в жарких засушливых регионах ми-
ра крупных многостадийных опреснительных установок с одно-
кратным испарением возникло много проблем, связанных с кор-
розией металлов и бетона. Температурный диапазон конечного
дистиллята и рассолов довольно широк; в публикациях, по-
священных этому вопросу, приводятся цифры от 40 до 140°С.
Особый интерес представляет исследование Грехэма и Бекстро-
ма, результаты которого опубликованы Американским инсти-
тутом бетона. К сожалению, в этой статье не приводится ни-
каких данных о химическом составе рассолов, использованных
при испытаниях. Общее количество сухого остатка было в пре-
делах 73—175 г/л, температурный диапазон — 38—143°С.
Коррозионная активность рассола в большей степени зависела
от его температуры, чем от количества сухого остатка.
Кроме ссылки на дополнительные слон бетона в статье не
приводится никаких подробных рекомендаций по обеспечению
соответствующей защиты. Испытания показали, что качествен-
ный бетон сам обеспечивал защиту от рассолов при температу-
ре 40—90°С без дополнительного слоя. Последний требовался
для более высоких температур.
Решение зависит от конструкции установки, способа удале-
ния рассолов, степени их разбавления и охлаждения. Исполь-
зование дополнительного слоя бетона в постоянно агрессивной
среде означает, что этот слой придется периодически заменять;
поэтому в проекте следует предусматривать, а при эксплуата-
ции учитывать необходимость временного отключения данной
части установки.
Как во всех агрессивных средах первым условием является
применение высококачественного, плотного и непроницаемого
бетона. Рекомендуется тот же состав смеси, что и для морских
сооружений (см. главу 5), но в данном случае следует исполь-
зовать сульфатостойкий портландцемент. Получены данные,
что горячий дистиллят с общим содержанием сухого остатка,
близким к пулю, очень агрессивен к цементному раствору, ибо
он быстро выщелачивает продукты гидратации, приводя к
серьезной потере прочности, быстрому увеличению степени про-
ницаемости и, наконец, к расслоению бетона.
Дистилляты из таких установок следует обрабатывать из-
вестью, чтобы поднять pH выше нейтрального значения 7 (на-
236
пример, 7,5) и обеспечить общее содержание сухого остатка не
менее 150 мг/л. Если в дистилляте имеется свободный углекис-
лый газ, его количество следует контролировать. Температуру
дистиллята до его контакта с бетоном или асбестоцементом
рекомендуется по возможности снижать до 35—40°С.
6.8. ПРОДУВОЧНЫЕ КОЛОДЦЫ
В смеси пара и почти кипящей воды из бойлеров содержит-
ся много различных химических веществ, часть из которых
весьма агрессивна к бетону на портландцементе.
Колодец надо проектировать так, чтобы его можно было
эксплуатировать в широком температурном диапазоне (возмож-
но 0—100°С). Материал, находящийся в контакте с продувочной
водой, должен быть устойчивым к химической агрессии. В
целях обеспечения долговечности продувочные колодцы сле-
дует выполнять из железобетона с облицовкой кислотоупорным
кирпичом на специальном растворе. В большинстве случаев
применение высококачественного кирпича, например из стаф-
фордской глины темно-синего цвета, или красного из аккринг-
токской глины на растворе с глиноземистым цементом может
также обеспечить длительный срок службы конструкций. Ки-
слотоупорный кирпич и плитка должны отвечать Британскому
стандарту BS 3679 «Кислотоупорный кирпич и плитка».
Вариантом решения является нанесение на внутреннюю по-
верхность железобетонного продувочного колодца двух слоев
раствора на глиноземистом цементе. Этот метод дешевле, но
срок службы такого покрытия значительно меньше. Поверхность
бетона следует обработать пескоструйным аппаратом, сколоть
или применить какой-либо другой метод подготовки поверхности
так, чтобы обнажить крупный заполнитель и обеспечить
тем самым хорошее сцепление со слоем раствора. Поверхность
бетона очищают от каменной крошки и пыли, а затем наносят
первый слон раствора толщиной примерно 10—12 мм. Состав
смеси — 1ч. глиноземистого цемента на 3 ч. чистого песка. На
поверхности первого слоя делают насечку для улучшения сцеп-
ления со следующим слоем и не допускают слишком быстрого
высыхания раствора. Толщина второго слоя — не более 10 мм.
Прочность покрывающего слоя должна быть меньшей, чем
прочность первого слоя. Этот слой также следует защищать от
быстрого высыхания. Глиноземистый цемент следует применять
только с одобрения фирмы-изготовителя.
6.9. ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ДЫМОВЫХ ТРУБ
Все типы дымовых труб требуют устройства защитных пок-
рытий. Трубы жилых зданий не будут рассматриваться в этом
разделе, ибо его цель сообщить только основные данные, ка-
237
сающиеся футеровок железобетонных промышленных дымовых
труб.
Как правило, железобетонную дымовую трубу защищают
покрытием на всю высоту. Устройство футеровки предусматри-
вает:
а) уменьшение температурного градиента в несущей конст-
рукции дымовой трубы, т. е. обеспечение в заданных пределах
напряжений в бетоне и арматуре;
б) защиту бетона от химического воздействия агрессивных
продуктов горения, которые являются в основном минеральными
кислотами и сульфатами;
в) защиту бетона от истирания медными твердыми частица-
ми дымовых газов.
Существуют различные типы защитных покрытий, главными
из которых являются самонесущие футеровки; футеровки, опер-
тые на консольные элементы несущей конструкции дымовой
трубы; связанные с бетонным основанием покрытия, например
из армированного торкрет-бетона или других материалов (как
правило, полимеров со специально подобранным для этой цели
составом).
Имеется достаточный объем информации по вопросам уст-
ройства самонесущих кирпичных футеровок и футеровок, опер-
тых на консольные элементы. Поэтому ниже рассмотрены толь-
ко два основных типа, связанных с бетонным основанием по-
крытий, >— армированного торкрет-бетона и покрытий из спе-
циальных новых полимерных материалов.
В настоящее время принято сооружать высокие промышлен-
ные дымовые трубы в пределах ветрозащитного экрана, если в
них несколько дымовых каналов. В таких случаях покрытие
наносят на дымоходы, а не на ветрозащитный экран. Как пра-
вило, верхняя треть дымовой трубы подвергается самой суро-
вой химической агрессии вследствие более частой конденсации,
происходящей в этой части дымохода. Конструкции дымовых
труб периодического действия более подвержены коррозии, чем
трубы непрерывного действия.
Основными агрессивными веществами в дымовых газах яв-
ляются кислоты (главным образом серная) и сульфаты. Агрес-
сивность среды была бы значительно снижена, если бы можно
было использовать топливо с небольшим содержанием серы.
Дымовые газы, выделяющиеся при сгорании топлива с повышен-
ным содержанием серы, часто пропускают через специальное
устройство, чтобы снизить концентрацию соединений серы, но,
к сожалению, это понижает температуру газов и увеличивает
в них содержание влаги.
6.9.1 Футеровки из армированного
торкрет-бетона
Торкрет-бетон, применяемый для футеровки промышленных
дымовых труб, обычно приготовляют на глиноземистом цемен-
те и огнеупорном заполнителе, например, дробленом огнеупор-
ном кирпиче. Торкрет-бетон набирает высокую прочность не
позднее, чем через 24 ч; он устойчив к воздействию слабых кис-
лот, сульфатов и т. п., что характерно для раствора, изготовлен-
ного на этом типе цемента. При рабочих температурах выше
150°С важно, чтобы предварительный прогрев проводился посте-
пенно и повышение температуры не превышало 50°С в 1 ч.
Важно правильно выбрать заполнитель с учетом рабочих
условий внутри дымовой трубы. Например, кварцевый песок
пригоден для температур только до 220°С вследствие его вы-
сокого коэффициента термического расширения. Верхний тем-
пературный предел дробленого огнеупорного кирпича — при-
мерно 1300°С, а легкие заполнители из вспученных глины и слан-
цев и вермикулита можно использовать примерно до 950°С.
Преимущество дробленого огнеупорного кирпича и особенно
вспученных глин заключается в их небольшой объемной мас-
се и, следовательно, высокой теплоизоляционной способности.
Основные принципы торкретирования с глиноземистым це-
ментом аналогичны принципам торкретирования с портландце-
ментом. Состав смеси обычно 1.3 или 1:4 (по объему). С глино-
земистым цементом не следует применять добавки. Водоцемент-
ное отношение должно быть в пределах 0,33—0,35. Поверхность
бетонного основания следует слегка обработать пескоструйным
аппаратом или сколоть вручную, чтобы удалить весь рыхлый
слой цемента. Для такой подготовительной работы особенно
целесообразно использовать напорную струю воды.
Минимальная толщина слоя торкрет-бетона на глиноземис-
том цементе должна быть в пределах 50—75 мм Стальную
сетку следует надежно прикрепить к подготовленному бетон-
ному основанию и нанести на нее слой торкрет-бетона толщи-
ной не менее 20 мм. Однако арматуру в торкрет-бетоне не
рекомендуется применять в тех случаях, когда температура
стали может превысить 400°С.
Вследствие быстрого выделения тепла при гидратации глино-
земистого цемента необходимо обеспечить, чтобы он был влаж-
ным или хотя бы увлажненным в течение 24 ч после укладки.
Увлажнение следует начинать сразу же, как только торкрет-
бетон затвердеет настолько, чтобы не разрушаться под действи-
ем мелкораспыленной струи воды. Принимать решение об ис-
пользовании глиноземистого цемента следует после консульта-
ции фирмы-изготовителя.
Армированный торкрет-бетон на обыкновенном портландце-
менте применяется для усиления конструкций старых дымовых
239
Рис. 6.3. Усиление и за-
щита стальной дымовой
трубы армированным торк-
рет-бетоном («Семент Ган
Компани Лимитед»)
труб. Вначале обычным методом очищают и подготавливают
наружную поверхность трубы, затем надежно крепят арматуру
и с помощью цемент-пушкп наносят цементный раствор. Упроч-
ненная таким способом дымовая труба показана на рис. 6.3.
6.9.2. Запатентованные сцепленные
с основанием покрытия
Автор выражает признательность фирме «Колебранд Ли-
митед» за информацию о защитных покрытиях дымоходов № 1
и 2 в Дрэкс Пауа Стейшн (Йоркшир), которая будет кратко
рассмотрена ниже. Высота дымовой трубы 260 -м, площадь
покрытия в одном дымоходе 7500 м2. Фторэластомерное покры-
тие наносили безвоздушным распылением. Общая его толщина
(достигаемая постепенно)—примерно 1,5 мм. Вероятная мак-
симальная температура газа — в пределах 204° С, максималь-
ная скорость газа — около 17 м/с. Покрытие состояло из од-
ного грунтовочного слоя и последующих 24 слоев специально
подобранной смолы.
Согласно техническим требованиям бетонная поверхность
дымохода была обработана пескоструйным аппаратом. Затем
проводилась тщательная грунтовка и заделка всех пустот
эпоксидной шпаклевкой. После этого был нанесен грунтовоч-
ный слой из эластомера. В процессе устройства облицовки осу-
240
Рис, 6.4. Нанесение покры-
тия из фторэластомера иа
внутреннюю поверхиосгь
железобетонного дымохода
в Дрэкс Пауа Стейшн
(«Колебранд Лимитед»)
Рис. 6 5. Ветрозащитный
экран для железобетонных
дымоходов с внутренним
покрытием из фторэластоме-
ра («Колебранд Лимитед»)
ществлялся непрерывный контроль за качеством материалов
и работы. На рис. 6.4 показано производство работ внутри
одного из двух железчбетонных дымоходов, на рис. 6.5 — же-
лезобетонный ветровой экран.
241
6 10. ОБЛИЦОВКА ЕМКОСТЕЙ
ДЛЯ АГРЕССИВНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Железобетон является материалом, который применяют
при возведении резервуаров для жидкостей, но жидкости в
большинстве емкостей для химических веществ агрессивны по
отношению к бетону как на портландцементе, так и на глино-
земистом цементе. Следовательно, несущую оболочку емкости
нужно обеспечить защитной облицовкой.
Основные принципы выбора типа защитного покрытия из-
ложены во введении к этой главе. В нем также рассмотрены
данные о возможном воздействии на бетон с портландцементом
ряда обычно применяемых химических веществ. Некоторые
из них лишь слабоагрессивны, другие оказывают на бетон
весьма интенсивное воздействие и быстро вызывают в нем серь-
езные повреждения. Поэтому для защиты бетона необходимо
устраивать прочную непроницаемую облицовку. При выборе
материала для защитного покрытия, которое наиболее удов-
летворительно отвечало бы предъявляемым требованиям, не-
обходимо пользоваться рекомендациями инженеров-строите-
лей и химиков промышленных предприятий.
Хотя защитную облицовку наносят после сооружения несу-
щих конструкций, тип и метод ее нанесения должны быть
определены на начальном этапе проектирования. Существенно,
чтобы инженер представлял основные принципы нанесения по-
крытий и их работы.
Защитные облицовки для бетонных емкостей обычно вы-
полняют из химически стойкого кирпича и плиток, эпоксидных,
полиуретановых и других органических полимеров, рулонного
пластифицированного поливинилхлорида. Общие сведения об
облицовке емкостей для агрессивных веществ упомянутыми ма-
териалами, а также стеклом, каучуком, нержавеющей сталью
и никелем даны в Британских нормах.
Недавно появились эластичные полиуретановые и эпоксид-
ные смолы, обладающие определенной степенью эластичности.
В некоторых случаях полностью сцепленное с бетонным осно-
ванием покрытие, нанесенное по месту, имеет ряд преимуществ
перед покрытием из предварительно изготовленных рулонных
материалов.
Примером материала, который эластичен, хорошо сцепляет-
ся с бетоном, исключительно жароупорен и обладает высокой
устойчивостью к химической агрессии, является фторэластомер,
использованный для покрытий внутренних поверхностей двух
дымоходов в Дрэкс Пауа Стейшн, краткое описание которого
можно найти в предыдущем разделе.
Автору известна общая площадь бетонных емкостей, на
которую были нанесены защитные покрытия из вышеупомяну-
тых ‘Материалов, но подрядчики, специализирующиеся в этой
242
Рис. 6.6. Бетонная емкость
для промышленных отхо-
дов, облицованная хими-
чески стойкими плитками
(«Продорит Лимитед»)
Рис. 6.7. Нейтрализатор
для кислотосодержащих от-
ходов, облицованный хими-
чески стойким кирпичом
(«Продорит Лимитед»)
самыми популярными материалами
области, сообщают, что
являются химически стойкие кирпич и плитки, уложенные на
растворах.
Последствия разрушения защитного покрытия могут быть
очень серьезными, и поэтому в некоторых случаях целесообраз-
но устраивать сплошную изоляцию между несущей оболочкой
и внутренним защитным покрытием. Так как эта изоляция
выполняет роль дополнительного защитного слоя, она должна
быть достаточно стойкой к агрессивному воздействию веществ,
находящихся в емкости. Внутренняя кирпичная облицовка про-
тиводействует химической агрессии и защищает изоляцию от
механического износа и прямого воздействия высоких темпера-
тур. Облицовка емкостей для агрессивных веществ весьма спе-
243
цнфична для каждого отдельного случая, так как диапазон хи-
мических веществ, применяемых в промышленности, весьма
широк, а жидкости, содержащиеся в емкостях, часто имеют
высокую температуру. Изоляцию выполняют из таких материа-
лов, как свинец, каучук, битум, рулонные пластмассы, стекло-
пластики, эпоксидные и полиуретановые смолы.
В качестве химически стойких растворов обычно применяют
цементно-песчаные на глиноземистом цементе, силикатные,
затворенные на натриевом или калиевом жидком стекле, с инер-
тными наполнителями и ускорителями твердения, полимер-
растворы и растворы на каучуковом латексе (естественном
или искусственном) с инертными наполнителями и кварцевым
песком. Полимеррастворы составляют, как правило, на осно-
ве эпоксидных, полиэфирных, фенолоальдегидных и фурано-
вых смол.
Поставщики различных материалов для облицовок и изоля-
ции в своих спецификациях перечисляют химические вещества,
которые безопасны для их материалов. В эти спецификации,
как правило, включают концентрацию и температурный диа-
пазон. Однако бывают случаи, когда поставщик имеет очень
ограниченную информацию о поведении материала в заданных
условиях эксплуатации. В таких ситуациях приходится идти на
риск или (если позволяет время) проводить серию ускоренных
испытаний. Точные экспериментальные данные при таких уско-
ренных испытаниях получить трудно. Составление программы
и расшифровка результатов имеют много подводных камней.
На рис. 6.6 и 6.7 показаны железобетонные емкости, обли-
цованные химически стойким кирпичом и плитками.
В тех случаях, когда в емкостях содержатся особенно агрес-
сивные жидкости, автор считает целесообразным предусматри-
вать возможность осмотра наружной поверхности стен и ниж-
ней поверхности днища в процессе эксплуатации. Таким обра-
зом, при появлении течи (а такую возможность никогда нельзя
полностью исключать) ее можно срочно заделать на раннем
этапе, не допуская серьезного повреждения сооружения.
6.10.1 . Эпоксидные покрытия
Как правило, эпоксидные смолы применяют для защиты
бетона от химической агрессии. Кроме того, эти покрытия часто
используют в тех случаях, когда нужно исключить возмож-
ность загрязнения находящейся в емкости жидкости продукта-
ми выщелачивания бетона. Вследствие своей очень гладкой и
непроницаемой поверхности эпоксидные покрытия дают воз-
можность проводить очистку и освобождать емкости от ила
быстро и эффективно.
Эпоксидную смолу, применяемую для облицовки бетонных
емкостей, обычно наносят по месту щеточным валиком или пу-
тем безвоздушного распыления. Существенным условием полу-
244
чения качественного покрытия является тщательная подготов-
ка бетонной поверхности, ибо в большинстве случаев эпоксид-
ные покрытия разрушаются вследствие нарушения сцепления,
неправильной подготовки поверхности. Основное требование —
поверхность должна быть чистой, т. е. все рыхлое цементное
молоко и вся грязь должны быть удалены.
Смолы обычно окрашивают. Когда такой материал исполь-
зуют в емкостях для агрессивных веществ, существенно, чтобы
сам пигмент был устойчив к воздействию химических веществ,
находящихся в емкости.
В покрытии не должно быть точечных отверстий, толщина
его должна быть достаточной, чтобы обеспечить прочность на
истирание. Толщина эпоксидного покрытия зависит от функ-
ционального назначения емкости. Минимальная толщина —
0,5 мм, в некоторых случаях она увеличивается до 1 мм и бо-
лее. Такие покрытия устраивают в несколько слоев. Каждый
последующий слой наносят после того, как предыдущий слой
высохнем и из него улетучится растворитель.
Эпоксидные смолы устойчивы к воздействию многих хими-
ческих веществ. Данные, рассмотренные ниже, носят общий
характер; каждый случай применения эпоксидных покрытий
имеет свои особенности.
Эпоксидные смолы устойчивы к воздействию большинства
кислот (исключение составляют кислоты, обладающие высокой
окислительной способностью) и щелочных растворов. Однако
крепкие растворы солей хлорноватистой кислоты могут оказы-
вать на них разрушительное воздействие. Эпоксидные смолы
устойчивы к действию многих растворителей, но их не следует
применять для облицовки емкостей, в которых содержатся хло-
рированные углеводороды или фенолы.
Устойчивость к температурным воздействиям эпоксидных
смол изменяется в зависимости от их состава, но обычно смо-
лы с естественным отверждением можно использовать при тем-
пературах до 90° С. Однако коэффициент термического расши-
рения у эпоксидных смол значительно выше, чем у бетона,
поэтому ими нельзя пользоваться при широком диапазоне
температур. Обычно эпоксидные смолы не отверждаются прн
температурах ниже 5° С, и это может вызвать задержку при
их нанесении в холодную погоду.
В случае когда требуются толстослойные покрытия, т. е.
покрытия, необходимая толщина которых должна быть полу-
чена -при минимальном количестве слоев, целесообразно ис-
пользовать соответствующие каменноугольные эпоксидные
смолы.
245
6.10.2 . Покрытия из пластифицированного
рулонного поливинилхлорида
Физические и химические свойства пластифицированного
ПВХ в значительной степени зависят от количества и типа ис-
пользованных пластификаторов, вводимых в материал для
придания ему эластичности, мягкости, прочности на растяжение
и упругости. Содержание и тип пластификатора могут также
оказывать значительное влияние на химическую стойкость
рулонного ПВХ. Некоторые химические вещества имеют тен-
денцию выщелачивать пластификаторы или соединяться с не-
которыми из них, что приводит к серьезным повреждениям ли-
стового материала.
Максимальная безопасная рабочая температура в емкостях,
облицованных рулонным ПВХ, равна примерно 60° С. При усло-
вии правильного подбора составляющих материал устойчив к
воздействию многих ’Слабых кислот и щелочей при температуре
окружающей среды и поэтому весьма важно не превышать
«расчетной» температуры. При рассмотрении возможности ис-
пользования рулонного ПВХ необходимо исследовать химиче-
ский состав жидкости, с которой он будет в контакте, и мак-
симальную рабочую температуру. Все полученные данные сле-
дует сообщить фирме-изготовителю материала.
Если в резервуарах для воды поливинилхлоридную обли-
цовку часто применяют в виде «свободных мешков», в емко-
стях для агрессивных веществ принято прикреплять ее к бе-
тонному основанию. Все углы и ребра следует округлить; внут-
ренняя поверхность бетона, на которую наносят рулонное по-
крытие, должна быть гладкой, без шероховатых участков и
острых выступов. Проволочной щеткой с поверхности бетона
удаляют все слабое цементное молоко. До нанесения покры-
тия бетон следует хорошо просушить. Нанесение рулонного
ПВХ на влажный или сырой бетон, вероятно, приведет к поте-
ре сцепления.
Если емкость заглублена в грунт и может подвергаться
наружному гидростатическому давлению, необходимо обеспе
чить полную гидроизоляцию стен и пола до нанесения покры-
тия. В противном случае наружное гидростатическое давление
может вытолкнуть облицовку из проектного положения, когда
емкость будет пустой, а установить покрытие в исходное поло-
жение вновь практически невозможно.
6.11. СООРУЖЕНИЯ С ВОДОЙ для ОХЛАЖДЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
В ряде производств, включая электростанции, имеются
устройства для циркуляции охлаждающей воды с емкостями
для обеспечения большей теплоотдачи за счет испарения. По
таким установкам проходит большое количество воды, по иног-
246
да на этапе проектирования уделяют мало внимания возмож-
ному воздействию воды на бетонные емкости, трубопроводы
и т. п.
В установках часто используют непитьевую воду; она посту-
пает из рек и каналов и весьма мало подвергается очистке. В
результате испарения в воде накапливаются соли, в основном
сульфаты и хлориды. Температура воды значительно выше
температуры окружающей среды, а величина pH иногда пада-
ет намного ниже нейтрального значения 7, означая, что вода
стала кислой.
Ранее в этой книге уже говорилось о том, что бетон на
портландцементе обладает потенциальной неустойчивостью к
воздействию кислот; степень воздействия зависит от многих
факторов, которые были подробно рассмотрены в начале этой
главы. В ситуациях, рассмотренных выше, охлаждающая вода
может быть очень агрессивной к бетону на портландцементе.
Во избежание этого нужно принимать следующие меры пред-
осторожности (в отдельности или в сочетании):
а) воду следует очищать так, чтобы концентрация солей в
растворе не достигала опасных пределов;
б) бетон должен быть самого высокого качества: минималь-
ный расход цемента 400 кг/м3, максимальное водоцементное
отношение 0,45, тщательное уплотнение и соответствующий ре-
жим выдерживания;
в) необходим дополнительный слой бетона или торкрет-бето-
на соответствующей толщины;
г) требуется защитное гидроизоляционное покрытие соот-
ветствующей толщины, отвечающее требовання.м рабочих усло-
вий установки;
д) следует использовать бетон на глиноземистом цементе
в качестве монолитного покрытия или в защитном слое торкрет-
бетона (в этом случае необходимы рекомендации фирмы-
изготовителя).
6.12. ЗАЩИТА ПОЛОВ
В ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЯХ
Подробное описание защиты и ремонта бетонных полов в
промышленных зданиях читатель может найти в книге «Полы—
конструкция в отделочные работы» (см. библиографию в конце
этой главы). Однако автор считает целесообразным дать крат-
кий обзор основных вопросов и рекомендации, которые могут
оказаться полезными при их решении.
Проблему защиты бетонных полов от химического воздей-
ствия можно разделить на две части: расплескивание агрессив-
ных веществ на пол во время технологического процесса и ис-
пользование полов для хранения материалов, агрессивных к
бетону и стальной арматуре.
247
Расплескивание
Рис. 6 8 Бетонный пол, за-
щищенный от действия ки-
слот химически стойкими
плитками («Продорит Ли-
митед»)
В данном случае достаточно обеспечить защиту только тех
участков пола, где происходит расплескивание. В качестве
защиты можно применять дополнительный слой бетона на
глиноземистом цементе или портландцементе (используется
тот, который более устойчив к данному виду агрессии) или
изготовленные прессованием бетонные плиты или плитки, ко-
торые также будут выполнять функцию дополнительного слоя.
Во многих случаях точно определить степень агрессивного воз-
действия на полы не представляется возможным. В этих случаях
целесообразно устраивать такое покрытие пола, которое дает
возможность ремонтировать его небольшими участками. Если
повреждение не распространилось глубже покрывающего слоя,
то разупрочнения несущей плиты не произойдет. Сборные пли-
ты и плитки можно быстро и легко заменять так, что нерабо-
чий период сводится к минимуму. Ремонт монолитных бетонных
покрытий можно также проводить в течение уикенда с по-
мощью бетона или раствора на глиноземистом или сверхбыст-
ротвердеющем портландцементе. При правильном дозировании
и выдерживании бетона или раствора на глиноземистом цемен-
те он через 24 ч избирает почти максимальную прочность.
Глиноземистый цемент более устойчив к действию слабых
кислот и сульфатов .в растворе, чем портландцементы. Следует
отметить, что плитки и плиты нужно укладывать очень тща-
тельно, но даже и в этом случае швы иногда разрушаются
быстрее, чем сами элементы. Кислотоупорное покрытие пола
показано на рис. 6.8.
Места для складирования
Когда агрессивные или потенциально агрессивные материа-
лы складируют на полу в непосредственном контакте с бето-
ном, часто происходит его коррозия. У многих вызывает удив-
ление, почему такие вещества, как сухие удобрения, сахар,
248
фрукты и овощи, разрушают качественный бетон. Теоретически,
если складируемый материал и бетон содержать в абсолютно
сухом состоянии, коррозия ие произойдет. На практике таких
идеальных условий не существует, так как вода всегда присут-
ствует в той или иной форме. Многие вещества легко впиты-
вают влагу, и слой, примыкающий непосредственно к полу,
превращается во влажную липкую массу, которая фактически
скрывает происходящую в бетоне коррозию до тех пор, пока ие
произойдет значительного разрушения.
Сахар и все соединения аммония в жидкой фазе разрушают
бетон. Поваренная соль не агрессивна к бетону, но весьма
агрессивна к черным металлам. Поэтому через любые трещины
или дефекты к поверхности бетона растворы соли могут прони-
кать к арматуре, что влечет за собой серьезные последствия.
Сок всех фруктов и овощей кислотен и оказывает агрессивное
воздействие на цементный камень.
Как и в случае расплескивания агрессивных веществ, часто
не представляется возможным предсказать степень разруше-
ния за определенный период времени. В данной ситуации
остается либо ничего не предпринимать и идти на риск значи-
тельных повреждений с последующим перемещением склади-
руемых материалов в другое место на время ремонта, либо
предусмотреть устройство временного дополнительного слоя из
монолитного или сборного бетона или более дорогого верхнего
слоя (покрытия), состав которого специально подобран так,
чтобы быть устойчивым к действию определенных химических
веществ.
в.13. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Manual of Concrete Practice.
Part 3—Products and Processes. A.C.I., Detroit. 1972, pp. 515—13 to 515—/3.
BUILDING RESEARCH ESTABLISHMENT, Concrete in sulphate bea-
ring soils and ground waters. Digest No. 174. HMSO, London 1975, p 4.
PERKINS, P. H., The Use of Portland Cement Concrete in Sulphate Bea-
ring Ground and Ground Water of Low pH. Cement and Concrete Associa-
tion, London, ADS/30, Apr. 1976, p 16.
FORRESTER, J. A . Concrete corrosion induced by sulphate bacteria in
a sewer. The Surveyor, 188 (3571), (1959), 31 October, pp. 881—884.
MINISTRY OF'TECHNOLOGY, WATER POLLUTION RESEARCH LA-
BORATORY, Formation of sulphates in sewers, Notes on Waler Pollution,
March 1966, Note 32, HMSO, p. 4.
SOUTH AFRICAN COUNCIL FOR SCIENTIFIC AND INDUSTRIAL
RESEARCH—BUILDING RESEARCH ADVISORY COMMITTEE, Corrosion
of concrete sewers. Series DN 12, Report No. 163. Published by the authors,
Pretoria 1959, p. 236.
BARNARD, J. L., Corrosion of sewers. South African Council for Scien-
tific and Industrial Research. National Building Research Institute Bulle-
tin 45, Pretoria, 1967, p. 16t
PARKER, C. D., A survey of the extent of aggressive HjS conditions
and sewer corrosion in a number of representative sewerage systems in Vic-
249
toria, Australia. Water Science Laboratories Carlton, Victoria, September
1968, n. 41.
PARKER, C. D., Comparison of the chemical and microbiological dura-
bility of asbestos cement and concrete sewer pipes under a variety of aggres-
sive conditions. Water Science Laboratories, Carlton, Victoria, April 1969,
p. 43.
THISTLETHWAITE, D. К. B., Control of Sulphides in Sewerage Systems.
Butterworths, Sydney, Australia, 1972, p. 273.
US ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, Process Design Ma-
nual for Sulphide Control in Sanitary Sewerage Systems, US Environmen-
tal Protection Agency. 1974.
ROBSON, T. D., Shooting Stack and Flue Linings with Aluminous Ce-
ment Mortars. Lafarge Aluminous Cement Co., Ltd., London (Reprint), p. 4.
GRAHAM, J. R. and BACKSTROM, J. E., Influence of hot saline and distilled
waters on concrete. American Concrete Institute 1975, Paper No. 15, Special
Publication No. 47, pp. 325—341.
CEMENT GUN COMPANY, Gunite cnimney linings. Technical Data She-
et 2, Published by the Company, London.
GEORGE, С. M., The Structural Use of High Alumina Cement Concrete,
Lafarge Fondu International, France, 1974, p. 15.
PINFOLD, G. M., Reinforced Concrete Chimneys and Towers. The Cement
and Concrete Association, London, 12.064, 1975, p. 233.
APPLETON, B., Coming apart at the seals. New Civil Engineer, 1973,
6 December, pp. 6—9.
PERKINS, P. H., The protection of Portland cement concrete against
sulphuric acid formed by bacterial action. Paper at the Symposium held in
London on 29 April 1976 by the Microbiology Division of the Institute of
Petroleum
VARIOUS, Thirty-two papers, preprints of Conference held in London
19—21 January 1976 on Underground Engineering — The Next Decade, Foun-
dation Publications Ltd., Leamington Spa.
PERKINS, P. H., Floors, Construction and Finishes, Cement and Con-
crete Association, London, 1974, p. 132.
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Guide for the protection of con-
crete against chemical attack. Report of ACI Committee No. 515, Journal
A.C.I., December 1966.
RICHARDS, J. D., The effect of various sulphate solutions on the
strength and other properties of cement mortars at temperatures up to 80°C.
Mag. Cone. Res. (51), June 1965, pp. 69—76.
I
ПРИЛОЖЕНИЕ t
СВЕДЕНИЯ ПО ИСПЫТАНИЮ БЕТОНА В СООРУЖЕНИЯХ
Существует три основных метода испытания бетона на прочность в
сооружениях
1. Неразрушающие методы испытаний:
а) с помощью молотка Шмидта;
б\ гаммаграфический;
в) ультразвуковой.
К указанным выше можно отнести также метод, позволяющий опре-
делить наличие арматуры в бетоне и глубину ее расположения с помощью
электромагнитного измерителя.
2. Взятие кериов и их испытание.
Этот метод является неразрушающпм лишь частично, поскольку от-
верстия после взятия кернов необходимо хорошо заделывать. В сооруже-
ниях, содержащих жидкости, или в водоизолпрующнх сооружениях эту
операцию выполнять затруднительно.
3. Испытание отдельных элементов или их групп пробной нагрузкой.
П.1.1. НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
Молоток Шмидта
Этот инструмент весьма полезен и удобен для применения на строи-
тельной площадке. Одиако результаты испытаний следует использовать
с осторожностью. Этим инструментом измеряется поверхностная твердость
бетона. Далее на основании полученных результатов можно эмпирически
установить связь с прочностью бетона иа сжатие. При этом необходимо
выполнять следующие требования:
1. Инструмент должен быть тарирован в зависимости от типа испыты-
ваемого бетона; для тарировки лучше применять кубики со стороной
150 мм, а не со стороной 100 мм.
2. Для каждого элемента конструкции необходимо иметь минимум
15 отсчетов.
3. В случае необходимости испытания бетона, приготовленного ие на
портландцементе (например, иа глиноземистом), следует выполнять пред-
варительную тарировку прибора.
4. Максимальный н минимальный результаты должны быть отброшены,
а остальные усреднены.
По среднему показателю с помощью тарировочной кривой определяют
прочность бетона иа сжатие. Можно также определить прочность по каж-
дому отсчету, исключая отброшенные, а затем усреднять показатели проч-
ности.
Полезно сравнить результаты для бетона, который был признан удо-
влетворительным, с результатами, полученными на образцах аналогичных
размеров из бетона, вызывающего сомнения. Как правило, оснозанием
для беспокойства являются результаты испытаний кубиков, которые дают
прочность ниже требуемого установленного минимума. Если для этих об-
разцов с помощью молотка Шмидта будут также получены невысокие
показатели, то они являются подтверждением недостаточной прочности
бетона иа сжатие. Однако эти данные служат лишь качественным показа-
телем и “при продолжении исследований для определения количественных
показателей лучше воспользоваться испытанием кернов. При этом пред-
полагается, что образцы-кубы были изготовлены и испытаны правильно.
Гаммаграфический метод
Этот метод контроля качества затвердевшего бетона применим при
толщине элементов до 450 мм. Гаммаграфия выполняется в соответствии с
законами о труде и требованиями по ионизирующему излучению 1961 г.
251
Ее применяют для проверки качества инъектирования каналов в конструк-
циях с последующим напряжением, обнаружения пустот (раковин) в бето-
не, а также точного определения положения н сечения арматуры.
Этот метод достаточно дорогой и требует специальных операторов и
опыта при расшифровке фотографии. Для выполнения работ необходим
свободный доступ к обеим поверхностям исследуемого объекта.
Импульсный ультразвуковой метод
Основной принцип испытания бетона в сооружении импульсным ультра-
звуковым методом заключается в том, что бетон как упругий материал
проводит продольные и поперечные волны. Скорость распространения этих
волн в бетоне зависит от его характеристик, которые, в свою очередь, мо-
гут быть соотнесены с прочностью бетона. Используемый прибор ге-
нерирует нмпульс в бетоне при приложении механического импульса, фик-
сирует его в некоторой точке иа заданном расстоянии от места возбуж-
дения и содержит специальное устройство для точного измерения времени
прохождения импульса до приемника сигналов.
В течение последних нескольких лет специалисты Ассоциации цемента
и бетона накопили большой опыт использования такого оборудования и,
что особенно важно, расшифровки результатов измерений, а также оценки
качества бетона. Применявшийся прибор разработай мистером Элвери в
Лондонском университете и изготовлен компанией «С. N. S. Инструменте
Лимитед». Он имеет фирменное название «пандит» (портативный цифро-
вой указатель импульсного ультразвукового неразрушающего контроля).
Инструмент имеет небольшие размеры, легко транспортабелен и весит все-
го около 3 кг.
Существует три основных метода передачи и регистрации ультразву-
ковых импульсов. Наилучшим является сквозное прозвучивание с уста-
новкой щупов иа одной оси, при котором измеряется время прохождения
продольных волн между излучателем и приемником. Излучатель и при-
емник в этом случае располагаются на противоположных сторонах кон-
струкции. Второй метод, менее надежный, чем первый, это сквозное про-
звучиваиие при насосной установке щупов. Его используют для таких
элементов, как толстые плиты перекрытий, верхняя и боковые поверхности
которых позволяют устанавливать приборы, а нижняя поверхность недос-
тупна. Третий метод, еще менее надежный, это поверхностное прозвучива-
ние, когда передача и регистрация сигналов выполняется с одной стороны,
например при исследовании фундаментных плит или стен подвалов после
выполнения обратной засыпки.
В настоящей книге не представляется возможным детально рассмот-
реть особенности испытаний импульсным ультразвуковым методом. Спе-
циалисты, которые хотят воспользоваться этим весьма эффективным мето-
дом испытания бетона в конструкциях, должны обращать внимание иа ряд
факторов, существенно влияющих на скорость чрохох<дения звуковых им-
пульсов через бетон. По'данным Томсетта (см. библиографию в конце прило-
жения), к ним относятся тип заполнителя и его гранулометрический сос-
тав. вид и расход цемента, водоцементное отношение, степень уплотнения
бетона, температура выдерживания.
Арматура также оказывает влияние на скорость распространения
импульсов. Поэтому целесообразно, насколько это возможно, обеспечч
вать передачу импульсов в бетоне вне мест расположения арматурных
стержней.
В руках опытного инженера «пандит» дает возможность во многих
случаях надежно определять глубину распространения трещин, а также
местоположение и размеры участков некачественного бетона.
Автор считает, что импульсный ультразвуковой метод неразрушающего
контроля особенно целесообразен при испытаниях сооружений, наполнен-
ных водой, поскольку взятие кернов из конструкций ниже уровня воды,
как правило, иежелательнол
252
Испытания с помощью измерите 1я
защитного слоя бетона (ИЗС)
ИЗС представляет собой сравнительно простой прибор. Стоимость мо-
дели 1976 г.—150 фунт, стерлингов. Толщина защитного слоя бетона оп-
ределяется по градуироваииой шкале. На строительной площадке точ-
ность работы с серийным прибором составляет около +5 мм.
Обычно прибор оттарирован для железобетона иа портландцементе
с арматурой из малоуглеродистой стали. Однако его можно с успехом
применять и при других видах цемента и высокопрочных сталях, если
предварительно выполнить тарировку. Некоторые нержавеющие стали не
обладают магнитными свойствами, н приборы этого типа не обнаружи-
вают арматуры. В таких случаях следует переходить иа гаммаграфичес-
кий метод.
Изменение диаметра арматурных стержней в диапазоне от 10 до 32
мм незначительно влияет на показание прибора при определении тол-
щины защитного слоя. При малых диаметрах стержней (порядка 5 мм)
различие между определенной с помощью прибора и действительной тол-
щиной будет существенным. Как правило, определяемая с помощью при-
бора толщина защитного слоя будет больше действительной толщины.
П.1.2. ИСПЫТАНИЯ КЕРНОВ
Испытание кернов бетона приходится проводить, когда испытания
кубиков дают результаты намного ниже требуемых техническими усло-
виями и существует опасение, что прочность бетона ниже расчетной. Это
достаточно дорогостоящий и трудоемкий метод, а точность получаемых
результатов невысока. В 1975 г. стоимость взятия каждого керна диа-
метром 150 мм н плите толщиной 250 мм вместе с испытанием составля-
ла 40—50 фунт, стерлингов.
Взятие кериов из сооружения, наполненного жидкостью, весьма зат-
руднительно, поскольку при этом приходится высверливать отверстия ди-
аметром 100 или 150 мм и трудно обеспечить герметичность мест отбора
кернов.
Если высверливание кериов, испытания и осмотр выполнены квали-
фицированно, то можно получить обширную информацию о качестве бе-
тона в сооружении. На основе этих испытаний принимается решение о
том, является ли бетой качественным или часть конструкции необходимо
разобрать. Когда результаты испытаний недостаточно четкие, следует
провести дополнительные испытания нагрузкой.
В ряде исследований предпринимались попытки установить корреля-
цию между прочностью кернов и кубиковой прочностью. Хотя такую за-
висимость можно установить при испытаниях в четко контролируемые
условиях, ’ автор считает невозможным получение таких результатов иа
строительной площадке. Обычно образцы-кубы изготовляют из бетона,
доставляемого бетоновозами или приготовленного в бетономешалке не-
посредственно на стройплощадке.
Бетой в образцах-кубах и бетой в конструкциях находится в совер-
шенно различных условиях. Образцы изготовляют весьма тщательно, в
то время как бетонная смесь транспортируется в ковшах или насосами,
сбрасывается в опалубку с арматурой, уплотняется глубинными вибра-
торами в условиях сильного ветра и дождя.
С учётом изложенного различие между кубиковой прочностью и проч-
ностью кернов определяется следующими причинами:
присутствием в кериах арматуры;
разницей в возрасте бетона; керны обычно отбираются из конструк-
ции, возраст бетона которой обычно более 28 сут (см. также замечания
ниже); ч
в зависимости от расположения в конструкции одна сторона керна
253
может иметь несколько меньшее влагосодержаиие, чем другая — защит-
ная пленка влияет на процесс высыхания бетона.
различной степенью уплотнения бетона по торцам кериа, особенно в
плитах перекрытий; прочность кернов, отобранных из нижней части бе-
тона стен и колонн, может быть выше на 20% прочности бетона в кернах,
высверленных из верхней части слоя.
Поэтому автор считает нереальными попытки установить качество
бетона, поступающего на площадку или изготавливаемого иа площадке,
на основаиин испытаний кернов. Керны дают представление лишь о ти-
пе и качестве бетона в сооружении.
Еще одна сложность заключается в различии скорости нарастания с
возрастом прочности бетона в сооружении н в образцах-кубах. Строи-
тельные нормы, стандарты и технические условия обычно предполагают,
что скорость роста прочности в этих случаях одинакова. Насколько из-
вестно автору, это существенное допущение только в последнее время
стало подвергаться сомнению.
Исследования Мэрфи из Ассоциации цемента и бетона вызвали серь-
езные сомнения относительно правильности соотношения между возрас-
том и прочностью бетона в сооружениях. Полученные им результаты
позволяют считать, что в действительности в обычных сооружениях про-
исходит небольшое увеличение прочности после 28 сут. Однако испыта-1
ния кубов показывают, что прочность бетона после первых 28 сут про-
должает увеличиваться. Ориентировочно прочность бетона в сооружении
можно принять равной 70% средней прочности бетона в кубах.
П.1.3. ИСПЫТАНИЕ ПРОБНОЙ НАГРУЗКОЙ
По-видимому, испытания пробной нагрузкой целесообразны при про-
верке плит перекрытий и балок совместно с поддерживающими опорами,
когда все другие неразрушающие методы контроля не лают ответа на
вопрос, является ли прочность элементов анализируемого сооруженич
достаточной.
Сомнения в прочности конструкции или отдельной ее части могут
возникнуть по ряду прпчпп, основные из которых следующие:
неблагоприятные результаты испытания кубиков, а также последу-
ющих испытаний кернов или других неразрушающих методов контроля;
обнаруженная в проекте ошибка;
обнаруженная или подозреваемая ошибка при производстве работ;
образование трещин или интенсивные прогибы;
увеличение эксплуатационных нагрузок, не предусмотренное в про-
екте или при производстве работ.
Испытание нагрузкой — процесс очень длительный и сложный. К не-
му следует прибегать только в тех случаях, когда все остальные методы
контроля оказались неудачными, и перед инженером стоит вопрос, де-
монтировать ли конструкцию или ее часть и принять ее к эксплуатации.
П. 1.4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
SHACKLOCK, В. W., Concrete Constituents and Mix Proportions, Ce-
ment and Concrete Association, London, 1974, p. 102.
MURDOCK, L. J. and BLACKLEDGE, G. F., Concrete Materials and
Practice. Edward Arnold Ltd., London, 1968. 4th edition, p. 398.
KOLEK. J., An appreciation of the Schmidt rebound hammer, Mag. Cone.
Res., 1958, 10(28), 27—36.
ELVERY, R. H. and FORRESTER, J. A., Progress in Construction Scien-
ce & TECHNOLOGY Chapter 6, pp. 175—216, Medical & Technical Puubli-
shing Co. Ltd., Aylesbury, 1971.
FORRESTER, J. A., Gamma radiography of concrete. Paper presented
254
to Symposium on Non-Destructive Testing, London, June 1969, Cement &
•Concrete Association, p. 19.
TOMSETT, H. N., Ultra-sonic testing for large pours. Paper at the Con-
crete Society Symposium on Large Pours, Birmingham, Sept. 1973, p 4.
TOMSETT, H. N., Site testing of concrete. Brit. J Non-Destructive Tes-
ting, May 1976. .
TOMSETT, H. N., The non destructive testing of floor slabs, Concrete,
London (March 1974), pp. 41 and 42.
JONES, R., Non-Destructive Testing of Concrete, Cambridge University
Press, 1962, p. 102.
Lexitt, M., The ISAT — a поп-destructive test for the durability of concrete,
Brit. J. Non-destructive Testing, 13(4), (July 1971), pp. 106—111.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
СВЕДЕНИЯ О ПРИМЕНЕНИИ УСТАНОВКИ
ДЛЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА
ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ СОДЕРЖАНИЯ ЦЕМЕНТА
В СВЕЖЕЙ БЕТОННОЙ СМЕСИ
До тех пор, пока Ассоциацией цемента и бетоиа не была разработана
и запатентована установка для определения содержания цемента в све-
жей бетонной смеси, содержание его определялось на основании хими-
ческого анализа затвердевшего бетона. Поэтом} на строительной площад-
ке нельзя было проконтролировать один из самых важных параметров
бетонной смеси, доставляемой с завода или от бетономешалки, а именно
содержание в ней цемента. В течение многих лет ощущалась острая по-
требность в разработке быстрого и надежного метода оценки содержали
цемента в свежей бетонной смеси.
Принцип этой установки, известной как установка для экспресс-анЯ-
лиза, заключается в выделении из смеси материала с размерами частиц,
подобным частицам цемента. Это значит, что если в смеси присутствует
другой материал с частицами того же или близкого размера, например
золы-уноса, то установка для экспресс-анализа не позволит разграни-
чить цемент и золу-уиос. Однако в технические условия принято вклю-
чать требование, чтобы бетонная смесь не содержала добавок без специ-
ального разрешения специализированной фирмы, ответственной за про-
ектирование объекта и надзор по его строительству. Разумно предполо-
жить, что известные фирмы — подрядчики и поставщики товарного бето-
на—не будут специально добавлять в смесь материал с размером час-
тиц, близким к частицам цемента, без предварительного оповещения и
согласования с заказчиком. В противном случае эти фирмы должны были
бы принять на себя ответственность за разборку значительной части кон-
струкции и ее переделку. В некоторых песках содержатся пылеватые
фракции, наличие которых можно учесть при ситовом анализе образцов
песка.
Серия пробных испытаний, проведенных в 1975 г., показала, что в
производственных условиях установка дает несколько завышенное со-
держание цемента в смеси по сравнению с показателями, представляемы-
ми поставщиками бетона. Можно считать, что установка позволяет опре-
делить содержание цемента в 1мЗ бетона с точностью ±20 кг (с диа-
пазоном разброса от ±15 до ±25 кг).
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к русскому изданию . . . 5
Предисловие .............. .....................5
Введение . . . . ... .... 6
Глава 1. Основные материалы, применяемые при ремонте железобе-
тонных сооружении ............................................. 7
Глава 2. Факторы, определяющие разрушение бетона, стали и дру-
гих металлов, используемых в железобетонных конструкциях . 34
Глава 3. Ремонт железобетонных строительных конструкций. Часть 1 51
Глава 3. Ремонт железобетонных строительных конструкций. Часть 2 93
Глава 4. Ремонт железобетонных емкостей для воды л водонепро-
ницаемых сооружений ... . . . . 127
Глава 5. Ремонт морских железобетонных сооружений . . . 176
Глава 6. Защита железобетонных сооружений от химического воз-
действия ...................................................... 202
Приложение 1. Сведения по испытанию бетона в сооружениях . . 251
Приложение 2. Сведения о применении установки для экспресс-
аиализа при определении содержания цемента в свежей бетонной
си . . . ... 255
S089SS
державна I
*- ж. г
ФИЛИПП Г. ПЕРКИНС
и. к. т.
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ сооружения.
РЕМОНТ, ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ
И ЗАЩИТА
Редакция переводных изданий
Зав. редакцией М. В. Перевалюк
Редактор 3. А. Гу рвач
Мл. редактор Е. А. Дубченко
Внешнее оформление художника В. И. Филатова
Технический редактор В. Д. Павлова
Корректоры Е. А. Степанова, И. В. Медведь
И Б Хе 2355
Сдано в набор 25.04.80. Подписано в печать 25.09.80. Формат 60Х907к. Бум. тип № I
Гарнитура «литературная». Печать высокая. Усл псч. л. 16 0. Псч л. 16,0. Уч.-иэд
17,10. Тираж 8.000 экз. Изд. № AV1.8379. Заказ 7&. Цена 1 р. 50 к.
Стройиздат 10Н42. Москва, Каляевская ул.. 23а
Калужское производственное объединение «Полиграфист», пл. Ленина 5
Проект- ОТКРЫТЫЙ ДОСТУП
Над оцифровкой данной книги работали:
Ружинский С.И. rygmskifaiaport.ги
Ружинский Ю.И.
Раенко А.С.
август 2005, г. Харьков, Украина
г.Харьков, ул. Чкалова 1
МП «Городок»
Популяризация применения химических добавок и оригинальных технологий в строительной индустрии.
ryginski@aport.ru
+38(057)315-32-63
Здесь может быть Ваша реклама!
Закажи книгу по бетоноведению или строительству на оцифровку и размести в ней свою рекламу.
Дополнительная информация: ryginski@aport.ru