СПОСОБ РЕМОНТА БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ И КОНСТРУКЦИЙ В ЗОНЕ ПЕРЕМЕННОГО ГОРИЗОНТА ВОДЫ
METHOD FOR REPAIR OF CONCRETE AND REINFORCED CONCRETE HYDRAULIC ENGINEERING WORKS AND STRUCTURES IN ZONE OF ALTERNATING ELEVATION OF WATER

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений, в частности к ремонту бетонных и железобетонных конструкций в зоне переменного горизонта воды.
Известен способ ремонта бетонных и железобетонных конструкций с заменой поврежденного или дефектного бетона новым, более высокого качества, или обладающего большей стойкостью в конкретных условиях работы конструкции. При этом поврежденный или дефектный бетон удаляется (вырубается) до «здорового» бетона, в образованной полости, как правило, устанавливается и закрепляется арматурная сетка, а полость заполняется новым бетоном нужного качества (Руководство по бетону. Госэнергоиздат, М-Л, 1958, стр.310-315).
Существенными недостатками такого способа является, во-первых, неопределенность понятия «здоровый» бетон, а, во-вторых, то, что при удалении поврежденного материала в поверхностных слоях бетона в вырубленной полости неизбежно возникают микротрещины, которые резко снижают долговечность материала в зоне контакта нового и старого бетона, в особенности при воздействии попеременного замораживания и оттаивания. В результате отремонтированный участок конструкции в зоне переменного горизонта воды часто приходится ремонтировать вновь.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ ремонта бетонных и железобетонных конструкций в зоне переменного горизонта воды, заключающийся в удалении разрушившегося бетона с помощью отбойных молотков, перфораторов и т.п. до «здорового» бетона, в обработке краев образованной полости алмазным инструментом по принципу «ласточкин хвост», армировании полости сварными сетками и отдельными арматурными стержнями, установке опалубки и заполнении полости высокопластичной бетонной смесью с комплексными добавками, обеспечивающей получение высокоморозостойкого бетона, обладающего низкой усадкой и повышенной адгезией к бетону конструкции. Во избежание появления усадочных трещин в процессе твердения вновь уложенного бетона организуют влажностный уход за ним, гарантирующий отсутствие испарения воды с его лицевой поверхности в течение 10-14 суток (Садович М.А., Шляхтина Т.Ф., Тигунцева A.M. Опыт ремонтных работ на водосливе Усть-Илимской ГЭС. «Гидротехническое строительство», №11, 2006 г., стр.24-25).
Существенными недостатками этого способа также являются неопределенность понятия «здоровый» бетон, что предопределяет произвольность расположения контакта между новым и «старым» бетоном, и то, что в поверхностных слоях бетона в вырубленной полости неизбежно возникают микротрещины, которые резко снижают долговечность материала в зоне контакта нового и старого бетона при воздействии попеременного замораживания и оттаивания.
Предлагаемое изобретение устраняет эти недостатки и обеспечивает высокую долговечность зоны контакта и отремонтированного участка бетонной или железобетонной конструкции в целом.
Для достижения этого результата в способе ремонта бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений и конструкций в зоне переменного горизонта воды замену разрушенного под действием попеременного замораживания и оттаивания бетона более морозостойким бетоном, производят так, что толщина слоя нового морозостойкого бетона равна или больше глубины промерзания бетона в этой зоне в условиях эксплуатации ремонтируемого сооружения.
При этом верхний горизонтальный контактный шов между новым и старым бетоном устраивают выше наивысшего уровня воды, а нижний горизонтальный контактный шов - ниже наинизшего уровня воды в зоне переменного горизонта воды в зимнее время.
При соответствующем обосновании, в верхнем и в нижнем контактных швах, а также в вертикальных контактных швах между новым и старым бетоном, устраивают гидроизоляцию.
Чтобы избежать появления микротрещин в слоях бетона, прилегающих к контактным швам вблизи экспонируемых поверхностей, наружные границы (кромки) полости, которая создается при удалении разрушенного бетона, предварительно обрабатывают алмазным инструментом на глубину 3-10 см.
Предлагаемый способ поясняется чертежами.
На фиг.1 представлено поперечное сечение ремонтируемой конструкции в зоне переменного горизонта воды при малой глубине промерзания бетона из-за частого колебания уровня воды в зимнее время (например, 2 раза в сутки) или из-за умеренного климата.
На фиг.2 - поперечное сечение ремонтируемой конструкции в зоне переменного горизонта воды при значительной глубине промерзания бетона из-за относительно редких колебаний уровня воды в зимнее время (например, 1 раз в сутки) или из-за сурового климата.
Цифрами на чертежах обозначены:
1 - фрагмент бетонной или железобетонной конструкции, вмещающий бетон зоны переменного горизонта воды;
2 - лицевая поверхность бетонной или железобетонной конструкции;
3 - пропил (надрез), выполненный алмазной фрезой;
4 - поверхность верхнего горизонтального контактного шва;
5 - поверхность тыльного вертикального контактного шва;
6 - граница глубины промерзания бетона в зоне переменного горизонта воды в условиях эксплуатации конкретного сооружения;
7 - арматурная сетка;
8 - поверхность нижнего горизонтального контактного шва;
9 - поверхность утолщенного слоя нового морозостойкого бетона.
Предлагаемый способ ремонта бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений и конструкций в зоне переменного горизонта воды осуществляется следующим образом.
Прежде всего определяют границы подлежащего ремонту участка бетонной или железобетонной конструкции в зоне переменного горизонта воды - т.е. места расположения контактных швов между новым и старым бетоном. Верхний горизонтальный контактный шов 4 располагают выше наивысшего уровня воды, а нижний горизонтальный контактный шов 8 располагают ниже наинизшего уровня воды в зоне переменного горизонта воды для данного сооружения. Места расположения вертикальных контактных швов, выходящих на лицевую поверхность бетонной или железобетонной конструкции 2, определяют, исходя из размеров участка, предназначенного для ремонта, и применяемого для ремонта технологического оборудования.
Со стороны лицевой поверхности 2 бетонной или железобетонной конструкции в местах расположения контактных швов устраивают надрезы (пропилы) 3 алмазным инструментом на глубину 3-10 см. Надрезы 3 в местах горизонтальных швов могут выполняться с небольшим уклоном (1-3°) в глубину конструкции. В углах надрезы 3, как обычно, выполняют закругленными.
После устройства надрезов по контуру ремонтируемого участка, из него удаляют (вырубают) разрушенный бетон. Глубина образующейся полости 2-5 фиг.1 или 5-9 фиг.2 должна быть такой, чтобы толщина слоя нового морозостойкого бетона была равна или больше глубины промерзания бетона 6 в зоне переменного горизонта воды ремонтируемого сооружения при его эксплуатации в зимнее время. Подготовленную таким образом полость очищают от мусора, устанавливают в ней арматурную сетку 7 и анкеры и промывают струей воды под давлением.
Затем устанавливают опалубку, укрепляют ее и заполняют полость морозостойким бетоном. Бетон, как правило, должен приготавливаться на заполнителях с предельной крупностью зерен не более 40 мм и содержать достаточное количество диспергированного воздуха (4-8%), чтобы обеспечить нужный уровень морозостойкости и одновременно снизить температуропроводность бетона.
Все технологические операции в зоне переменного горизонта воды выполняются под защитой прислонного кессона или при опорожненном водохранилище (водоеме).
После удаления опалубки приступают к влажностному уходу за твердеющим бетоном, который, как обычно, проводят не менее чем в течение 2-х недель.
Предлагаемое изобретение позволяет:
- осуществить ремонт поврежденных под действием замораживания-оттаивания участков бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений и конструкций в зонах переменного горизонта воды так, что в результате будут получены надежные и долговечные сооружения;
- резко увеличить межремонтные сроки для бетонных и железобетонных конструкций с поврежденными под действием замораживания-оттаивания и тем самым резко сократить затраты на их сложные и дорогостоящие ремонты;
- технически обоснованно определять безопасное положение тыльного вертикального контактного шва между новым и старым бетоном.