Безопасность гидротехнических сооружений на внутренних водных путях напрямую зависит от их технического состояния. Комплексные проекты реконструкции судоходных гидротехнических сооружений, включенные в федеральный проект «Внутренние водные пути» Комплексного плана модернизации и расширения магистральной транспортной инфраструктуры на 2019 – 2024 годы предусматривают проведение строительных работ на объектах канала имени Москвы, Беломорско-Балтийского и Волго-Донского каналов, Северо-Двинской шлюзованной системы и других водных бассейнов. Решению таких масштабных задач может послужить четвертое издание «Рекомендаций по применению специальных бетонов при ремонте бетонных и железобетонных сооружений водного транспорта», разработанных специалистами «ЭЦБ ГТС «Гидротехэкспертиза» и ООО «МБС Строительные системы».
Данный документ содержит указания по ремонту бетонных и железобетонных конструкций сооружений водного транспорта: шлюзов, плотин, насосных станций, причалов, набережных, гидротехнических сооружений судостроительных и судоремонтных предприятий, а также зданий и сооружений инфраструктуры. Применение специальных ремонтных составов в данном случае обусловлено, в частности, наличием у них такого свойства, как высокая совместимость с ремонтируемой поверхностью. Кроме того, эти материалы обладают безусадочностью, пластичностью, повышенной адгезией к ремонтируемому бетону и имеют тот же коэффициент температурного расширения, что и обычные бетоны. Это позволяет избежать при ремонте негативных последствий, характерных для случаев применения обычных бетонных смесей. Таким образом, применение специальных бетонов позволяет обеспечить долговечность и значительное увеличение межремонтных сроков.
В начале данного документа приведены технические характеристики рекомендуемых материалов, толщины нанесения, расходы, технология их приготовления, а также описаны этапы подготовки бетонных и железобетонных конструкций к нанесению (укладке) ремонтного состава и процесс выбора типа ремонтного состава.
Затем в рекомендациях рассматриваются различные виды ремонта железобетонных конструкций.
Ремонт конструкций с локальными повреждениями. Рассматриваются пять видов локальных повреждений:
Тип Л1 – повреждения глубиной до 2 см без обнажения арматуры.
Тип Л2 – повреждения глубиной до 4 см без обнажения арматуры.
Тип Л3 – повреждения глубиной от 4 до 10 см.
Тип Л4 – повреждения глубиной от 10 до 15 см.
Тип Л5 – повреждения глубиной более 15 см.
При описании каждого из видов локальных повреждений приводятся рекомендуемые для каждого случая материалы и глубина оконтуривания ремонтируемого участка.
Ремонт конструкций с крупномасштабными повреждениями.
Под крупномасштабными подразумеваются повреждения, у которых хотя бы один из плановых размеров превышает 3,0 м. В этом случае во избежание образования температурных трещин, ремонт производится захватками с максимальным размером 3,0×3,0 м. Крупномасштабные повреждения, в зависимости от их глубины, подразделяются на 5 типов (К1 – К5) аналогично локальным повреждениям (Л1 – Л5). Соответственно, и выбор ремонтного состава осуществляется аналогично выбору при ремонте конструкций с локальными повреждениями. При глубине повреждения неармированных конструкций более 6 см рекомендуется установка арматурной сетки.
Схемы крепления опалубки и укладки ремонтной бетонной смеси
Схемы укладки наливных ремонтных смесей
Заделка трещин
Несквозные трещины - ремонт заключается в нарезке камеры вдоль трещины, заполнении её ремонтным составом и инъектировании ремонтного материала в трещину через заранее пробуренные шпуры.
Схема: заделка односторонних трещин большой глубины
Сквозные трещины с двухсторонним доступом - ремонт заключается в нарезке камер вдоль трещины с обеих сторон, заполнении их ремонтным составом и инъектировании ремонтного материала в трещину.
Схема: заделка неактивных сквозных трещин с двухсторонним доступом
Трещины с напорной фильтрацией. В зависимости от требований, предъявляемых к конструкции, возможны два варианта ремонта: заполнение трещины инъекционным составом на цементной основе или полиуретановой инъекционной смолой.
Ремонт с заполнением трещины инъекционным составом на цементной основе.
Ремонт заключается в локализации фильтрационного потока (устройстве дренажа), нарезке камеры вдоль трещины, заполнении ее ремонтным составом и инъектировании ремонтного материала в трещину, заполненную водой.
Ремонт с применением инъекционных полиуретановых смол.
Ремонт заключается в перекрытии фильтрационного потока по одно- или двухстадийной технологии, нарезке камеры вдоль трещины и заполнении ее ремонтным составом.
При одностадийной технологии при помощи насоса в шпуры, начиная с нижнего (крайнего), подается инъекционный состав, который, вспениваясь при контакте с водой, заполняет трещину и перекрывает путь фильтрационному потоку, образуя долговечный водонепроницаемый барьер.
При двухстадийной технологии, согласно предыдущим двум пунктам, производится инъектирование гидроактивной полиуретановой пены с коротким временем реакции для остановки фильтрации воды, а затем в те же пакеры (при условии, что с момента остановки воды прошло не более 1 часа) производится закачка плотной полиуретановой смолы для создания долговременной гидроизоляции.
Активные трещины
К активным относятся трещины, ширина раскрытия которых меняется с течением времени.
Перевод активной трещины в неактивную (силовое смыкание). Перевод активной трещины в неактивную производится посредством ее «сшивки» поперечными анкерами совместно с инъектированием эпоксидным составом.
Схема перевода активной трещины в неактивную
Заделка (герметизация) активных трещин
Заделка (герметизация) активных трещин заключается в их инъектировании смолой на полиуретановой основе при наличии фильтрации воды или на акрилатной основе, при отсутствии фильтрации. Данные составы образуют эластичную массу и не участвуют в силовой работе конструкции.
Ремонт деформационных швов
Ремонт деформационных швов заключается в их заполнении специальными материалами, обеспечивающими герметичность шва при относительных перемещениях соседних элементов конструкции.
Деформационные швы, рассматриваемые в данном документе:
- эксплуатирующиеся под водой или в зоне переменного уровня, с фильтрацией воды во время производства работ;
- эксплуатирующиеся под водой или в зоне переменного уровня, без фильтрации воды во время производства работ;
- эксплуатирующиеся в сухих условиях с фильтрацией воды во время производства работ;
- эксплуатирующиеся в сухих условиях без фильтрации во время производства работ.
Ремонт внутренних повреждений монолитных конструкций инъектированием
Сначала бурятся скважины первой очереди. После окончания бурения скважины освобождаются от бурового шлама продувкой сжатым воздухом и тщательной промывкой водой под давлением 0,1-0,3 МПа.
Затем инъектируются скважины второй очереди. Если в результате проведенных работ не удается достигнуть требуемого по проекту снижения водопроницаемости бетона
(проверяется гидравлическим опробованием промежуточных скважин между скважинами второй очереди), то инъектируются скважины третьей очереди и т.д
Не ранее, чем через 24 часа после окончания цементации, скважину разбуривают и тампонируют ремонтным составом MasterEmaco S 488 PG (скважины, направленные под углом вниз) и MasterEmaco S 488 (горизонтальные и направленные под углом вверх скважины).
Инъектирование при наличии значительных структурных разрушений бетона (трещин различного раскрытия, включая трещины с раскрытием 30-50 мм с заполнением продуктами коррозии бетона и множественные мелкие чистые трещины с раскрытием 0,5-1,0 мм) и большом водопоглощении.
Инъектирование рекомендуется проводить захватками в два этапа. Размер захватки принимается равным примерно 1м х 1м.
На первом этапе производится инъектирование водной суспензией смеси MasterEmaco А 640 по периметру захватки с В/Ц 0,55 – 0,65.
Шаг шпуров для инъектирования принимается равным 0,1-0,15 м. При этом обязательна продувка шпуров сжатым воздухом и их тщательная промывка водой под давлением 0,1- 0,3 МПа. Давление инъектирования 0,1- 0,3 МПа.
На втором этапе (не менее, чем через 24 часа) производится инъектирование двухкомпонентными смолами MasterRoc MP 355 MR0 и MasterInject 1360 под давлением, близким к максимальному расчетному напряжению в существующей бетонной конструкции, но не менее 0,5- 1,0 МПа. Шаг шпуров принимается равным около 0,25 м (рисунок 2.21). При этом также обязательна продувка шпуров сжатым воздухом и их тщательная промывка водой под давлением 0,1 - 0,3 МПа.
Ремонт конструкций под водой
Основной метод ремонта бетонных и железобетонных конструкций под водой состоит в наполнении опалубки ремонтным составом, вытесняющим из нее воду. При бетонировании под водой свободная верхняя поверхность специальных ремонтных смесей не размывается и не повышает водоцементное отношение в неподвижной воде. Прочностные характеристики ремонтных смесей, твердеющих под водой, такие же, как при наборе прочности в воздушной среде.
Водный поток может размывать бетонную массу. Для предотвращения этого явления следует использовать опалубку с крышкой.
В заключении в данном документе рассматриваются вопросы закрепления арматурных стержней и шпилек с помощью химических анкеров, а также очень подробно разбирается тема вторичной защиты и гидроизоляции бетонных и железобетонных конструкций. Здесь приводятся типы защитных материалов (гидрофобная пропитка, пропитка и защитное покрытие), четко устанавливаются критерии выбора материала для вторичной защиты и подробно расписывается технология подготовки поверхности и нанесения материалов с указанием времени выдержки слоев.
В заключение можно сказать, что рассмотренный в данной статье документ является очень подробным и понятным пособием для специалистов проектных и подрядных организаций, а также заказчиков, и может оказать большую помощь при разработке и осуществлении проектов по ремонту и реконструкции гидротехнических сооружений на внутренних водных путях.
