СПОСОБ УСИЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
METHOD TO STRENGTHEN REINFORCED CONCRETE STRUCTURES

Изобретение относится к области строительства, преимущественно ремонту и реконструкции бетонных и железобетонных конструкций, и может быть использовано для повышения их несущей способности.
Известен способ восстановления железобетонных конструкций, включающий очистку поверхностного ослабленного или разрушенного слоя бетона, закрепление на реконструируемой поверхности усиливающего элемента и нагнетание бетона в полость промежутка между поверхностями восстанавливаемого и усиливающего элементов (см., например, «Реконструкция зданий и сооружений», под ред. А.Л.Шагина, М., Высшая школа, 1991, стр.161, рис.10.25(в)).
Однако этот способ недостаточно повышает надежность реконструируемой конструкции, т.к. усиливающий элемент выполнен в виде опалубки и после набора бетоном прочности элемент удаляют, а постоянные усиливающие элементы в виде армирующих стержней реконструируемой конструкции уже потеряли значительную часть своей прочности. Кроме того, процесс нагнетания бетонной смеси через поврежденные места сложен и неудобен.
Известен способ изготовления элементов конструкции зданий из бетона, усиленного арматурой из стекловолоконной сетки (см. TW 459091, 2002). Однако этот способ применим при изготовлении отдельных конструкций, а не при ремонте готовых сооружений, поскольку не позволяет производить надежное укрепление криволинейных поверхностей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ усиления железобетонных конструкций, известный из опубликованной заявки RU №2001115882. Известный способ заключается в том, что осуществляют очистку поверхностного слоя бетона, затем производят закрепление усиливающего элемента на восстанавливаемой поверхности нарушенной конструкции и нагнетают бетон в полость, образованную между восстанавливаемой поверхностью конструкции и усиливающим элементом. В качестве усиливающего элемента применяют бетонную плиту, на одной стороне которой, обратной по отношению к восстанавливаемой конструкции, закреплены углепластиковые ламинаты в виде ленточных полос. Эти полосы в восстанавливаемой конструкции ориентируют вдоль действия растягивающих напряжений, возникающих в конструкции, что обеспечивает наиболее оптимальное использование армирующих свойств углепластиковых ламинатов.
Для обеспечения совместного восприятия нагрузок усиливающим элементом и восстанавливаемой конструкцией через бетон, который нагнетают в полость между поверхностью восстанавливаемой конструкции и усиливающим элементом, на стороне усиливающего элемента, обращенной к восстанавливаемой поверхности конструкции, выполняют ребра, имеющие в поперечном сечении форму «ласточкина хвоста». Также предусмотрена возможность размещения крепежных анкерных элементов в полости, образованной между восстанавливаемой поверхностью конструкции и усиливающим элементом.
Однако известный способ трудоемок и его применение затруднено при необходимости усиления конструктивных элементов сложного профиля, особенно расположенных в вертикальной плоскости.
Кроме того, при применении известных способов усиления железобетонных конструкций коллекторных тоннелей и особенно ребер жесткости плит перекрытий возникают значительные затруднения из-за воздействия на арматурный каркас проникающих грунтовых вод. Водонепроницаемые ламинаты затрудняют фильтрацию воды из бетона или миграцию воды в конструктивных элементах, что повышает скорость коррозии и ведет к разрушению конструкции.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в совершенствовании производимых ремонтных работ при одновременном повышении надежности усиливаемой в результате этих работ конструкции.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение удобства и технологичности производимых ремонтных работ, а также обеспечение защиты поверхностей конструкции после ее ремонта.
Поставленная техническая задача решается за счет применения предлагаемого способа усиления железобетонных конструкций, который реализуется следующим образом. Первоначально производят очистку поверхностного слоя бетона подлежащей ремонту конструкции, а затем производят закрепление усиливающего элемента на восстанавливаемой поверхности нарушенной конструкции и торкретирование поверхности. Перед закреплением усиливающего элемента на восстанавливаемую поверхность железобетонной конструкции наносят праймерный слой полимерцементного материала, например Эписол Праймер. Праймер - это материал, применяемый для предварительной подготовки поверхности перед нанесением какого-либо покрытия. Говоря более привычно, праймер - это грунтовка. В соответствии с материалом основы праймеры так и называют: полиуретановый праймер, эпоксидный праймер, битумный праймер и т.п. Например, о полиуретановой грунтовке ПС-Грунт можно сказать, что это - полиуретановый праймер для бетона (http://www.krasko.ru/faqs/faq222/).
В качестве усиливающего элемента применяют углеволоконную сетку с размером ячеи от 1×1 до 2×2 см, которую предварительно скрепляют с металлической сеткой из стальной оцинкованной проволоки. Обе скрепленные между собой сетки крепят к восстанавливаемой поверхности, например, пластиковыми дюбелями. Традиционный способ усиления, предусматривающий усиление железобетонных конструкций с помощью железобетонных или стальных обойм, приводит к увеличению сечения усиливаемых конструкций или устройству дополнительных опор в эксплуатируемых помещениях. Применение металлической сетки ведет к возникновению ее коррозии и нарушению совместной работы бетона и усиливающего элемента. В описываемом способе металлическая сетка выполняет роль технологического элемента, который придает жесткость полимерной сетке и позволяет закрепить ее с помощью связующего полимерного состава на ремонтируемой поверхности любой сложной конфигурации.
На закрепленную конструкцию из связанных между собой сеток наносят связующее полимерного состава. Для обеспечения необходимой прочности сцепления указанное связующее наносят не ранее чем через 2 и не позднее чем через 24 часа после нанесения праймерного слоя, что диктуется условиями полимеризации различных праймеров. Для повышения прочности сцепления между связующим и углеволоконной сеткой целесообразно произвести предварительное смачивание углеволоконной сетки эпоксидным составом. После нанесения связующего выполняется нанесение по свежему полимерному материалу первого слоя ремонтного полимерцементного материала методом мокрого торкретирования. Затем осуществляется нанесение второго слоя ремонтного полимерцементного материала, которое проводят не ранее чем через 1 час и не позднее чем через 24 часа после нанесения первого слоя, что объясняется условиями полимеризации. Это позволяет обеспечить необходимый режим влажности и прочность сцепления слоев ремонтного материала.
В качестве примера реализации способа можно привести технологию проведения ремонтных работ при укреплении куполообразного свода подвального помещения Московской Государственной консерватории им. П.И.Чайковского.
2
При удалении разрушенного бетона с ремонтируемой поверхности было произведено оконтуривание ремонтируемых участков алмазными дисками и удаление разрушенного бетона электроперфоратором. Затем, после увлажнения поверхности, наносилось связующее, в качестве которого был использован материал Эписол Праймер - грунтовка на эпоксидной основе. Нанесение материала Эписол Праймер было произведено вручную валиком с расходом 300 г/м.
Следующий шаг в ремонте - раскрой углеволоконной сетки по размеру восстанавливаемой поверхности и раскрой оцинкованной сетки с диаметром проволоки 2,5 мм и размером ячейки 50×50 мм. Пакеты из скрепленных между собой углеволоконной и металлической сеток закреплялись к ремонтируемым поверхностям с помощью дюбель-гвоздей 6×40 с оцинкованным шурупом в предварительно просверленные отверстия с шагом 300×300 мм.
p
Далее произведено нанесение эпоксидного состава многоцелевого назначения на поверхность ремонтируемой конструкции и пакет из углеволоконной и оцинкованной сетки. В качестве эпоксидного состава был использован материал Эписол R, который представляет собой эпоксидный состав многоцелевого назначения, описание и применение которого известно (http://www.triadaimpex.ru/d/125543/d/episol rp_nv2.pdf).
p
2
В данном случае Эписол R использован как клеющий состав и его нанесение производилось через 6 часов после нанесения Эписол Праймер методом безвоздушного набрызга под давлением 350 атм с расходом 1 кг/м на ремонтируемую поверхность и пакет из углеволоконной и оцинкованной сетки.
p
После нанесения Эписол R по свежему материалу в течение 20 минут произведено нанесение первого слоя материала Структурит 300. Материал наносили методом мокрого торкретирования толщиной слоя 10 мм. Порошок STRUCTURITE 300 (СТРУКТУРИТ 300) представляет собой смесь портландцементов, отсеянного песка, полимерного порошка на основе акрилата. При смешивании с водой STRUCTURITE 300 образует быстротвердеющий состав с полимерными добавками для ремонтных работ. STRUCTURITE 300 после отверждения приобретает цементно-серый цвет (http://www.rosteplo.ru/Npb_files/npb_shablon.php?id=222).
Через 1-24 часа производилось нанесение второго слоя материала Структурит 300 толщиной слоя 15-20 мм. Время нанесения второго слоя диктуется необходимостью выдержки материала для начала полимеризации полимерного порошка, которая необходимо для надежного схватывания слоев материала. После нанесения второго слоя произведено выравнивание поверхности с помощью гладилок.
Проведенные ремонтные работы позволили укрепить подвальное помещение, сократив сроки ремонта и снизив стоимость за счет исключения использования металлоконструкций.