Существуют различные методы ремонта и восстановления бетонных конструкций при разрушении и дефектах бетона. Описаны эти методы и материалы для ремонта бетона.
Бетон является наиболее широко используемым и универсальным строительным материалом, обладающим рядом преимуществ перед сталью и другими строительными материалами. Однако очень часто приходится сталкиваться с некоторыми дефектами бетона. Дефекты могут проявляться в виде трещин, сколов бетона, обнажения арматуры, чрезмерных прогибов или других признаков разрушения.
Во многих случаях коррозия арматуры может спровоцировать растрескивание и откол бетона, а также снижение прочности конструкции. Такие ситуации требуют ремонта пораженных участков, а иногда и замены всей конструкции.
Причины отказов или дефектов в бетонных конструкциях
Ниже перечислены основные причины разрушения бетонных конструкций:
- Структурные недостатки, возникающие в результате неправильного проектирования и детализации, а также неверных допущений в критериях нагрузки.
- Недостатки конструкции из-за дефектов строительства, использования некачественных и некондиционных материалов, плохого качества изготовления, а также небрежности в контроле качества и надзоре.
- Повреждения, вызванные пожарами, наводнениями, землетрясениями и т.д.
- Химический износ и морская среда.
- Повреждения, вызванные истиранием, износом, ударами, сыростью и т.д.
- Движение бетона, вызванное оседанием фундамента, тепловым расширением и т.д.
Выявление отказов и дефектов в бетонных конструкциях
Правильный диагноз, устанавливающий причину, характер и степень повреждения, а также слабость или ухудшение состояния конструкции, очень важен, поскольку неправильный диагноз может привести к неправильному выбору материалов и методов ремонта, что снова приведет к разрушению отремонтированной зоны. Также может потребоваться проверка работоспособности конструкции после проведения необходимых ремонтных работ.
Необходимость ремонта и восстановления бетонной конструкции
Необходимость ремонта конструкции может возникнуть по любой из следующих причин:
Методы ремонта и восстановления бетонных конструкций
Метод ремонта или восстановления конструкции зависит от причины, степени и характера повреждения, функции и важности конструкции, наличия подходящих материалов и средств для проведения ремонта, а также глубокого знания долгосрочного поведения материалов, используемых для ремонтных работ.
В зависимости от требований, метод ремонта может носить поверхностный (косметический) характер или, в некоторых случаях, может включать замену части или всей конструкции.
Методы ремонта можно разделить на три основные группы:
Было разработано множество новых материалов для ремонта и восстановления поврежденных конструкций с помощью любого из вышеперечисленных методов. Их краткое описание приведено ниже.
Материалы для ремонта и восстановление бетонных конструкций
Цемент, цементные растворы и т.д.
В большинстве случаев ремонтный материал может быть на основе цемента, поскольку цемент является единственным активным ингредиентом в бетоне. Для заделки поврежденных участков и трещин может подойти сухая смесь, состоящая из насыщенного цементного бетона или цементно-песчаного раствора.
Распыление бетона или цементно-песчаного раствора с помощью форсунок высокого давления, обычно называемое “торкретирование” или “гинирование”, соответственно, может оказаться эффективным во многих случаях, когда необходимо отремонтировать большую площадь поверхности. Гинирование или торкретирование может осуществляться с использованием или без использования стальной армирующей сетки или стальных волокон.
Ремонт бетона на основе смол
Обычно используются смолы из семейств эпоксидных, полиэфирных, акриловых или полиэтиленовых. Применение смол для ремонтных работ требует глубокого понимания их химических и физических свойств и их работы в конструкции, особенно с течением времени и в неблагоприятных условиях.
Системы эпоксидных смол находят применение в таких работах гражданского строительства, как заделка трещин, ремонт эрозированных бетонных конструкций, аварийный ремонт мостов, акведуков, химически корродированных колонн и балок.
Как правило, смоляные материалы используются в ремонтно-восстановительных работах, где требуются такие свойства, как высокая прочность (следовательно, тонкие участки), отличная адгезия (следовательно, небольшие участки), быстрое отверждение (следовательно, экономия времени) и высокая химическая стойкость. Одной из наиболее часто используемых смол является эпоксидная смола. Краткое описание свойств и применения смол на основе эпоксида приведено ниже.
Эпоксидные смолы для ремонта бетона
Смоляной раствор может быть получен путем добавления наполнителей, таких как крупнозернистый песок или кальцинированная бокситовая крошка. Химическая реакция начинается сразу после соединения смолы и отвердителя. Большинство комбинаций имеют время затвердевания от 30 до 60 минут. Они обладают превосходными прочностными и адгезионными свойствами, устойчивы ко многим химическим веществам и обладают хорошей водонепроницаемостью.
Эпоксидная смола при отверждении с различными отвердителями обладает широким спектром свойств. После отверждения они образуют необратимую систему (термореактивную).
Характерные свойства отвержденных систем на основе эпоксидных смол обеспечивают ремонт и восстановление бетонных конструкций являются
Процедура цементирования эпоксидной смолой
Емкость для затирки состоит из сосуда под давлением (выдерживающего давление 10 – 15 кг/см2) с входом и выходом для смоляной смеси, манометра, соединения для сжатого воздуха с регулятором для затирки под давлением.
Предварительно смешанная смола + отвердитель заливается в емкость для затирки и через форсунку активированная смола закачивается в трещины. Когда трещины заполняются, затирку проводят через следующее сопло и так далее, пока все трещины не будут заполнены.
После затвердевания эпоксидная смола повышает несущую способность трещиноватой конструкции.
Склеивание старого и нового бетона
Эпоксидная смола со специальной комбинацией полиамидного отвердителя успешно используется для склеивания старого и нового бетона.
Процесс состоит из.
Эпоксидные смолы не являются основным строительным материалом. Необходимо разумное использование этих смол, учитывая их высокую стоимость. Смолы следует использовать в экстренных случаях.
Свойства систем на основе эпоксидных смол могут быть выгодно использованы, когда другие материалы не могут быть использованы из-за прочности или других соображений. Эпоксидные смолы находят много новых применений в сложных условиях, таких как подводный ремонт плотин, судов и т.д. Многие новые области применения эпоксидных и других синтетических смол будут найдены и в будущем.
Полимербетонные композиты
Большинство недостатков, обнаруженных в обычном конструкционном бетоне, устраняются с помощью полимербетонных композитов либо в виде поверхностного покрытия на конструкцию, либо путем пропитки в конструкцию.
Полимербетонные композиты – относительно новая разработка, но в конструкциях они используются с 1950 года. Они обладают очень высокой прочностью, более долговечны и устойчивы к большинству химических веществ и кислот.
Существует три типа полимербетонных композитов, а именно: бетоны с полимерной пропиткой (PIC), полимербетоны (PC) и полимерцементные бетоны или полимермодифицированные бетоны (PCC или PMC). В ПИК мономеры (обычно стирол, метилметакрилат (ММА), полиметилметакрилат (ПММА) и т.д.) пропитываются в систему пор затвердевшего бетона, тем самым заполняя поры и делая их непроницаемыми и устойчивыми к химическому воздействию; в ПЦ полимер является единственным связующим вместо цемента и воды. В ПЦК и ПМК полимерная добавка (латекс или преполимер) добавляется в обычный цементный композит на стадии смешивания.
Все три типа полимербетонных композитов полезны для проведения ремонтных и восстановительных работ в поврежденных конструкциях. Использование этих композитов для работ после разрушения и повреждения неуклонно растет благодаря их превосходной прочности, отличному сцеплению с основной структурой бетона, превосходным износостойким свойствам, высокой степени устойчивости к химическим веществам, таким как хлориды и кислоты, и очень низкому водопоглощению. Ремонт трещин может быть легко осуществлен путем инъектирования полимерного бетона, поврежденный коррозией арматуры может быть отколот и заменен полимерным бетоном.
Герметики
Для заделки трещин в бетонных конструкциях существует множество коммерческих герметиков. Герметики для швов должны обеспечивать структурную целостность и работоспособность. Они также должны служить защитой от проникновения вредных жидкостей, газов и других нежелательных веществ, которые могут ухудшить качество бетона. В случае ремонта поверхности с трещинами, трещины сначала расширяются вдоль их открытой поверхности и заделываются герметиками.
Обработка поверхности бетона
Долговечность бетона также может быть увеличена, особенно на поверхности, путем нанесения различных материалов, которые делают его водонепроницаемым, упрочненным и устойчивым к химическому воздействию.
Некоторые из широко используемых видов обработки поверхности следующие:
Поверхность затвердевшего и сухого бетона можно сделать устойчивой к истиранию и менее пылеобразующей путем нанесения растворов силиката натрия, сульфатов магния или цинка или фторидов кремния. Можно использовать высыхающее масло, например, тунговое или льняное. В качестве альтернативы в поверхностный слой при укладке свежего бетона можно добавлять карборунд, плавленый глинозем или мелкодисперсные препараты хлорида алюминия железа.
Краски для пола также обеспечивают приемлемую долговечность, если движение по полу не интенсивное. Краски, содержащие синтетические смолы, в частности, полиуретаны, эпоксидные смолы или хлорированный каучук, обеспечивают большую износостойкость. Они также защищают от растворов солей и разбавленных кислот.
Применение силиката натрия и силикофторида обеспечивает защиту от мягких условий воздействия водных растворов или органических жидкостей. Битум и каменноугольная смола обеспечивают защиту от насекомых и буровиков. Некоторые пластиковые материалы, резиновые латексные покрытия из стекловолокна и облицовки из ПВХ также успешно используются для повышения долговечности бетона.
Бетон, армированный стальными волокнами
Использование стальных волокон малого диаметра в бетоне позволяет улучшить некоторые свойства бетона, в частности, прочность на растяжение, ударопрочность и износостойкость. Одним из направлений использования бетона, армированного стальными волокнами (SFRC), является ремонт и восстановление бетонных конструкций.
Поврежденные части бетонной конструкции могут быть удалены и приведены в порядок путем укладки SFRC на боковые и нижние стороны поврежденных конструкций методами гинирования или торкретирования. Благодаря повышенной износостойкости и устойчивости к истиранию, SFRC успешно применяется для ремонта промышленных полов и мостовых настилов с использованием полимербетона или без него.
Другие материалы для ремонта и восстановления бетона
Существует ряд других материалов, которые также могут быть использованы для ремонта определенных конструкций. Для ремонта существующих фундаментов были разработаны специальные химические затирки, которые обеспечивают уплотнение грунта под фундаментом и защиту арматурной стали в фундаменте. При ремонте фундаментов машин и подземных сооружений используется бетон, армированный суперпластифицированным волокном.
Определенные химикаты и поверхностные покрытия, продаваемые под торговыми марками, как утверждается, заделывают трещины в таких конструкциях, как резервуары для воды, и обеспечивают достаточную защиту стали от коррозии. Также были разработаны специальные краски (на основе латекса или битума) для нанесения на бетонную поверхность или на стержни для придания им устойчивости к агрессивной среде.
С увеличением числа случаев повреждения конструкций, построенных в прошлом, ремонт и восстановление таких конструкций приобретает все большее значение. Некоторые из методов и материалов оказались полезными для восстановления некоторых пострадавших конструкций.
В таблице ниже приведены материалы, обычно рекомендуемые для ремонта бетонных конструкций. Эпоксидные смолы и бетонные композиты показывают высокий потенциал в качестве перспективных ремонтных материалов.
Своевременное обнаружение недостатков в бетоне и стали существующей конструкции и принятие срочных мер по их устранению предотвратит дальнейшее ухудшение состояния конструкции и приведет к огромной экономии эксплуатационных расходов.
Старая присказка “профилактика лучше лечения” применима к бетонным конструкциям как во время их строительства, так и в тот момент, когда конструкция проявляет признаки начального разрушения.
Материалы для ремонта бетона
Операция ремонта
Материал
Комментарии
Герметизация мелких трещин
Эпоксидные смолы
– Хорошие склеивающие свойства даже в присутствии влаги
Герметизация больших трещин и швов
Портландцементный раствор
Полимерный раствор
Шпаклевки и замазки
– Хорошо уплотнен
– Хорошие сцепляющие свойства
– На основе синтетических полимеров и смол
Общая герметизация поверхности
Синтетические полимеры и асфальтовые покрытия
Локализованный ямочный ремонт поверхностей
– Бетон или раствор с использованием портландцемента
– Быстротвердеющие цементы
– Полимерные смолы; эпоксидные смолы; полиэфиры
– Алюминат кальция и цементы регулируемого схватывания
– Хорошее сцепление
Накладки и торкретирование
– Портландцементный бетон
– Бетон, армированный стальными волокнами
– Латексный модифицированный бетон
– Полимерный бетон
– Асфальтобетон
– Быстросхватывающиеся добавки
– Устойчивость к растрескиванию
- Какие существуют методы ремонта трещин в бетоне?.
- Эпоксидные полы: Виды, процесс укладки и преимущества.
- Как отремонтировать трещины в бетоне с помощью эпоксидной смолы?.
- Различные виды красок и их применение в строительстве.
- Виды затирок для укладки плитки.
- Различные виды композитов в строительстве и их применение.
- ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЗДАНИЙ.