Ремонт пролетных строений, опор и фундаментов.
Ремонт покрытия проезжей части.
Для устранения местных выбоин, просадок, наплывов применяется технология локального ремонта с использованием инфракрасного разогревания.
Асфальтобетон проезжей части разогревается так, чтобы образовался прямоугольник на 100 мм больше в каждую сторону, чем яма. Прямоугольник старого бетона по периметру смазывается битумом. Слой нового асфальтобетона укладывается на 1 см выше старого и уплотняется катком. Асфальтобетон используется мелкозернистый типа А или Б.
Если покрытие имеет большое количество неровностей, ямок – для восстановления асфальтобетонного покрытия используется способ термопрофилирования, который выполняется одной из технологий:
– термогомогенизация;
– термоукладка;
– термосмеживание;
– термопластификация
Независимо от технологии термопрофилирование состоит из основных операций:
– нагрев покрытия;
– распушивание его на глубину 2-5 см;
– планирование и уплотнение.
Все работы термопрофилирования механизированы. Сейчас выпускаются комплекты высокопроизводительных механизмов, которые выполняют все операции ремонта покрытия. Способом термопрофилирования можно восстановить слой покрытия толщиной 3-5 см.
Термогомогенизация предусматривает регенерацию асфальтобетона путем перемешивания старой асфальтобетонной смеси. Этот способ наиболее экономичный, т.к. совсем не требует или требует в минимальном количестве – около 20 кг/м3 новой смеси.
Термоукладка предусматривает добавку от 20 до 50 кг/м3 новой смеси в виде самостоятельного слоя над спланированной старой асфальтобетонной смесью. Область использования этого способа широкая, он позволяет ремонтировать большие неровные покрытия с неудовлетворительными уклонами, а также когда нет возможности распушивать покрытие на минимально допустимую глубину из-за плохой погоды, т.е. отсутствует асальторазогреватель. Преимущество этого способа в возможности одновременного уплотнения старой и новой смеси в одном слое. Работы выполняются при температуре воздуха не ниже 50 или 200 в условиях наличия или отсутствия асфальторазогревателя соответственно. Одновременно выполняется усиление дорожной одежды. Расход новой смеси больше, чем 50 кг/м3.
Термосмешивание в отличие от термоукладки, предусматривает смешивание новой смеси со старой и укладки полученной смеси в один слой. Термосмешивание имеет все преимущества термоукладки, но обеспечивает высокое качество регенерированного слоя.
Термопластификация отличается от термосмешивания тем, что регенерацию старого асфальта выполняют с помощью введения в старую асфальтобетонную смесь в процессе перемешивания пластификатор-восстановитель. В качестве пластификатора используют редкие нефтепродукты. Новую асфальтобетонную смесь добавляют в минимальном количестве – до 20 кг/м3.
Ремонт пролетных строений, опор и фундаментов.
Железобетонные мосты.
Ремонт пролетных строений, опор и фундаментов выполняется с помощью материалов на основе цемента или цемента с добавками полимеров. Материалы на основе цемента только восстанавливают проектные размеры и останавливают доступ влаги.
Материалы с полимерами позволяют почти полностью восстановить поперечное сечение за счет лучшего прилипания ремонтного материала к существующей конструкции.
Трещины.
Ремонт трещин зависит от их количества, величины раскрытия и влияния на несущую способность, прочность и долговечность.
Если появление трещины не влияет на несущую способность, ее герметизируют – это заполнение трещин полимерцементными растворами.
Герметизация бывает:
– поверхностная (сетка мелких трещин раскрытием до 0,5 мм покрывается защитной пленкой);
– глубинная (нагнетание в трещины с помощью шприцов на глубину 2-3 см специальных атмосферостойких и эластичных герметиков).
Если трещины влияют на несущую способность, то чтобы полностью восстановить поперечное сечение элемента применяют глубинное инъектирование. Для инъектирования используют чисто эпоксидную смесь и наполнители. Для инъектирования клея в трещине сверлят отверстие диаметром 12 мм и глубиной 60 мм. Обчищают от пыли, вставляют штуцеры, обмазанные клеем. После твердения клея через сутки герметизируют трещины клеем. Инъектирование выполняют с помощью установки УНК-2. Полное затвердение наступает через 10 суток при t=200С.
Ремонт бетонных поверхностей
Подразделяют на виды:
– импрегнирование (пропитка, гидрофобизация);
– нанесение лакокрасочных покрытий;
– устройство штукатурки;
– нанесение полимерцементных покрытий;
– бетонирование;
Гидрофобизация – придает наружной поверхности бетона водоотталкивающие свойства. Целесообразна для предотвращения шелушения бетона и при ремонте поверхностей с глубиной шелушения не более 10 мм.
Применение лакокрасочных покрытий целесообразно при шелушении бетонной поверхности, поврежденной на глубину 1-3 мм.
Один из видов штукатурки – коллоидно-цементный клей применяется при ремонте защитного слоя, поврежденного на глубину до 10-30 мм.
Силикатизация – нанесение на конструкцию жидкого стекла, после его затвердения до хлористого кальция. В результате химической реакции возникает силикат кальция, который заполняет поры и увеличивает стойкость конструкции, и соль, которая смывается водой.
Применение полимерцементных покрытий целесообразно при ремонте защитного слоя бетона, поврежденного на глубину 10-30 мм; создают вокруг арматуры высокощелочную среду, надежно предохраняют от коррозии.
Торкретирование – нанесение ремонтных составов с помощью струи сжатого воздуха, является одним из перспективных методов ремонта. Позволяет послойно наносить покрытия, имеющие повышенную механическую прочность, водонепроницаемость и морозостойкость. Целесообразно при ремонте защитного слоя и частично бетона конструкций.
Набрызгбетон – наносится на конструкцию с помощью установки СБ-67. Смесь из портландцемента марки 450, заполнителя-песка, размером до 5 мм, щебня фракцией не больше 20 мм и воды.
Набрызгбетон наносится на чистую поверхность слоями под давлением: 1-й лой-40 мм, следующий 20-30 мм наносится через 20-30 мин. после первого.
Металлические мосты
1. Защита от коррозии.
Наиболее распространенный дефект всех элементов металлических мостов – коррозия. Она развивается при относительной влажности воздуха более 70%, а скорость ее развития может достигать 0,1-0,2 мм/год.
Защита от коррозии для мостовых конструкций бывает 2-х типов:
– защитное покрытие
– отвод коррозионных токов (протекторная или катодная защита)
Защитные покрытия используются двух типов:
– окраска (относительно недорогие; срок службы 5-8 лет)
– металлические (дорогие, но срок службы 20-25 лет).
Надежность и долговечность любого способа защиты от коррозии зависит от качества подготовки поверхности, т.е. очитки. Стоимость очистки составляет 60-70% стоимости всех работ с нанесением покрытия.
Применяют следующие способы очистки:
– механические;
– химические;
– огневые.
Механическими способами поверхность очищают вручную (зубилом, скребками, щетками) или с помощью пескоструйного аппарата – механизированного устройства. Вручную обрабатывают при малом объеме работ, а пескоструйный аппарат используют при сплошной очистке пролетных строений. Пескоструйное очищение производится струей сжатого воздуха с зернами кварцевого песка.
Огневой способ заключается в обработке поверхности пламенем ацетиленокислородной или керосиновой горелки. Недостаток – нагрев металла до 200-400 градусов Цельсия, может ускориться процесс старения металла.
При химическом способе используют смывки для удаления краски – преобразователи ржавчины, которые не только удаляют коррозию, но и подготавливают поверхность к окраске.
Окраска.
После очистки поверхность подготавливают к окраске, обезжиривают уайт-спиритом или бензином, потом грунтуют. Затем шпаклюют – заполняют шпатлевкой из олифы, мела и железного сурика (соотношение 1:4:2) все щели, раковины – и окрашивают. Краска наносится слоями, после полного высыхания предыдущего.
Металлизация.
Металлизация – покрытие поверхности слоем цинка или алюминия. Слой металла наносится на очищенную поверхность аппаратами – металлизаторами. Цинковую или алюминиевую проволоку диаметром 1,5 – 3 мм расплавляют с помощью электрической дуги или ацетиленовым пламенем и наносят на поверхность. Пористость таких покрытий уменьшают грунтовкой лакокрасочными материалами.
Протекторная защита.
Выполняется электродами протекторами из алюминия и цинка, которые выполняют роль анода. Протектор – это пластина площадью 10-12 см2, которая прикрепляется к конструкции и защищает площадь до 1 м2. Используют в основном для защиты нефтепроводов, трубопроводов и в мостах, где есть динамические колебания, необходимы дополнительные исследования.
Катодная защита.
Выполняется с помощью постоянного тока, который передается через положительный электрод, заглубленный в грунт (анодное заземление). При этом отрицательный электрод присоединяется к сооружению (катод). Сооружения поляризуются отрицательно, потенциал его становится все более отрицательней, чем потенциал коррозионных анодных пар, поток коррозии прекращается. При такой защите разрушается положительный электрод. В качестве анода используют отходы – куски реек, труб и т.д. При этом коррозия не прекращается, а только переносится на дополнительный элемент, который с течением времени может быть заменен, а само сооружение не разрушается, т.к. является катодом. Катодная защита требует источника постоянного тока и поэтому она может быть применена для городских сооружений и в населенных пунктах.
2. Выправление местных деформаций и трещин.
Местные деформации.
Небольшие местные погнутости выправляют кувалдой, скобой, более значительные – домкратами, которые притягивают деформированный участок к упругой балке.
Наиболее опасны деформации сжатых элементов ферм и тонких вертикальных листов балок большой высоты. По
Тому в этом случае целесообразна замена элемента в ферме и постановка ребер жесткости в балках.
Трещины.
Трещины в металле заваривают или перекрывают накладками.
Сварка применяется только в случае, когда лабораторные испытания металла показали возможность сварки.
Края трещины раскрывают под углом 60-70 градусов, на концах трещины высверливают отверстия диаметром 6-8 мм. Сварку выполняют толстыми электродами.
Трещины, которые нельзя заварить перекрывают накладками на высокопрочных болтах.
Деревянные мосты.
Самый опасный дефект – загнивание. А самой радикальной защитой от гниения является антисептирование.
Если во время эксплуатации моста применяют химические меры защиты от гниения, хорошие результаты даёт поверхностное антисептирование маслянистым антисептиком или водорастворимым. В качестве маслянистых антисептиков применяют креозотовое, антраценовое или сланцевое масло. Масло нагревают до температуры 80-90 градусов, и кистями или гидропультом наносят на деревянные поверхности 2-3слоя. Антисептирование лучше производить в конце лета, когда древесина имеет наименьшую влажность, а у трещины раскрытие максимальное.
Ремонт механических повреждений лучше всего производить зимой, т.к. на льду можно устраивать подмости.
Все материалы, применяемые для ремонта, должны соответствовать требованиям норм на постройку мостов.
5. Современные способы и материалы для защиты железобетона от разрушений.
Проблема защиты железобетона от разрушения сегодня в мире важней чем строительство новых объектов.
В последнее время на украинском рынке появилось много всемирно известных фирм, которые занимаются этой проблемой.
Основные принципы, которыми нужно руководствоваться, выбирая материалы для ремонта элементов: выбирать материал следует, сравнивая такие характеристики:
– основные параметры прочности ремонтных слоев;
– скорость набора прочности во времени;
– прилипание к бетонной основе в условиях отрыва и сдавливания;
– коэффициент упругости при растяжении;
– коэффициент термического температурного уширения;
– усадка и ползучесть бетона;
– коэффициент Пуассона.
Например, фирмы SCHOMBURG и SIKA. Набор ASOCRET-PKS фирмы SCHOMBURG – модифицированный полимерами мелкозернистый цементный раствор, наносится тремя слоями на влажный бетон.
Фирма SIKA предлагает для защиты железобетонных конструкций от коррозии материалы SIKA Mono Top 600.
Следует подчеркнуть, что для широкого использования таких материалов необходимо провести исследования из особенностей на разных объектах с учетом климатических условий и культуры производства.
6. Опыт мостостроительных организаций по ремонту мостов.
Следует подчеркнуть, что накопленного положительного опыта не так уж и много. Рассмотрим несколько примеров.
Ремонт гидроизоляции путем использования новых материалов и технологий не дал безоговорочного успеха: оказалось, что наибольшую проблему имеет качество бетонной подготовки под гидроизоляцию. Существующие типовые проекты предусматривают наклеивание гидроизоляционных слоев на выравнивающий слой бетона толщиной 3 см. Как показала практика, выравнивающий слой должен образовать прочную несущую конструкцию, которая работает вместе с балками пролетного строения.
Это задача была решена путем применения монолитной плиты проезжей части толщиной от 10 до 20 см с интенсивным армированием. Одновременно существенным повышением гидроизоляционных особенностей мостового полотна достигается общее упрочнение конструкций пролетного строения. Разработку внедряет Донецкая МВП «Мост».
Ремонт деформационных швов – наиболее распространен щебневый деформационный шов – надежная работа 8-10 лет. Разработка КАДИ.
Защитный слой из торкретбетона – опыт показал:
1) недопустимо укладывать торкретбетон по низу плитных или коробчатых пролетных строений без надежного ремонта гидроизоляции мостового полотна, иначе вода, которая просачивается, накопится в пустотах и зимой приведет к разрушению конструкций.
2) нельзя замазывать прокорродированную арматуру без зачистки, иначе произойдет разрушение уже через несколько месяцев. При коррозии объем металла увеличивается на 30-50% и никакой бетон не способен удержать напряжения, которые при этом возникают.
7. Усиление мостов.
7.1. Деревянные мосты.
Дерево хорошо воспринимает растяжение, сжатие, изгиб. Усиление деревянного моста не представляет больших трудностей.
Настил проезжей части можно усилить, устроив дополнительный слой настила или уложив колеи из брусьев.
Усиление прогонов получается при укладке колеи из брусьев на настил или установкой дополнительных прогонов, устраивают дополнительную опору в середине пролета.
7.2. железобетонные мосты.
Усиление пролетных строений может быть выполнено:
1) с помощью только накладной железобетонной плиты можно увеличить грузоподъемность до 20-25%. Это возможно только для балок со значительным запасом прочности, в большинстве случаев необходимо устанавливать растянутую арматуру.
Можно предусматривать устройство накладной железобетонной плиты, если выполняется условие:
для реконструкции
2) усиление железобетонных балок, армированных напрягаемой арматурой путем приварки к существующей арматуре дополнительных стержней в зоне максимальны изгибающих моментов. При этом несущая способность увеличивается на 10-15%
Нижний ряд арматуры очищают от бетона, а затем приваривают дополнительные стержни с помощью коротышей (отрезки арматуры 10-20 см длиной). Затем восстанавливают защитный слой бетона.
3) при повышении несущей способности на 20-40% увеличивают высоту балки и площадь рабочей арматуры, приваркой арматурного каркаса, в который входят и продольные и наклонные стержни и хомуты. Продольную арматуру соединяют с существующей наклонными отрезками (коротышами) и сваркой.
Технология работ этим способом очень сложная из-за стесненных условий работы. Это касается также только балок с ненапрягаемой арматурой.
4) для балок с каркасной арматурой и для предварительно напряженных усиление модно выполнить с помощью монолитной железобетонной накладной плиты и приклеенной растянутой арматуры. Дополнительная арматура используется из полосовой стали или стандартных прокатных профилей.
Усиление опор мостов возникает очень редко, это вызвано в основном значительным их разрушением. Тело опоры обычно усиливают, создавая вокруг нее дополнительную железобетонную оболочку. Устанавливают арматурные сетки, связывая их стяжками через тело опоры, а затем бетонируют.
Свайные фундаменты могут быть усилены забивкой новых свай и созданием надежной связи между новой и старой частями.
Если кладка трубы сильно повреждена до 5 см, ее можно усилить, создавая вокруг нее монолитную железобетонную оболочку. В старую кладку забивают штыри, устанавливают вокруг трубы кольцевую арматуру и бетонируют.
Расчет усиления заключается в определении напряженного состояния старого и усиленного сечения после выполнения работ. При пересчете железобетонных пролетных строений необходимо иметь в виду, что процесс ползучести и усадки в старом и новом бетоне протекает по-разному. Кроме того, старый бетон получает дополнительные деформации от ползучести в связи с приложением к старым конструкциям дополнительных усилий. Поэтому все расчеты желательно выполнять с учетом действия длительных деформации, проверяя прочность и трещиностойкость как на начальном этапе работы усиленной конструкции, так и по прошествии нескольких лет.