СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПОВРЕЖДЕННОЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ КОЛОННЫ
METHOD TO RECOVER BEARING ABILITY OF DAMAGED REINFORCED CONCRETE PILLAR

Изобретение относится к способам ремонта, усиления и защиты от вредного воздействия окружающей среды железобетонных колонн промышленных зданий и сооружений, стоек используемых под оборудование электрических подстанций.
Железобетонные колонны промышленных зданий и сооружений, стойки под оборудование и опоры различных эстакад являются самыми массовыми строительными конструкциями, которые наиболее повреждаемы от различных воздействий, и количество их отказов постоянно растет из-за старения эксплуатируемых объектов. Поэтому разработка эффективных способов восстановления несущей способности поврежденных железобетонных колонн актуальна и перспективна с учетом появления новых ремонтно-строительных материалов и технологий.
Повреждения железобетонных колонн от воздействия окружающей среды представляют собой разрушение защитного слоя бетона или даже части расчетного сечения конструкции, коррозию арматуры. В результате таких повреждений снижается несущая способность и надежность железобетонной колонны, что может привести к аварийной ситуации. Для обеспечения надежной эксплуатации колонн необходимо принимать меры по восстановлению их несущей способности.
Для ремонта и восстановления несущей способности поврежденной железобетонной колонны изобретено и используется на практике несколько сотен различных способов.
Наиболее эффективным способом восстановления несущей способности колонны является метод наращивания сечения, который чаще всего применяется при ремонтно-восстановительных работах и рекомендован в качестве основного в ряде нормативных документов по ремонту строительных конструкций. Например, способ усиления железобетонных колонн методом наращивания сечения изложен в «Пособии по практическому выявлению пригодности к восстановлению поврежденных строительных конструкций зданий и сооружений и способам их оперативного усиления», ЦНИИПромзданий, Москва, 1996 г., пп. 2,9; 3,2; 3,3; 4,1-4,8.
Согласно этому способу усиление железобетонной колонны заключается в увеличении площади поперечного сечения бетона и арматуры при помощи усиливающей обоймы. Для этого выполняют ряд технологических операций, чтобы обеспечить совместную работу усиливающей обоймы и колонны, включая разборку поврежденного бетона, очистку от коррозии арматуры, насечку контактных поверхностей, разделку и зачеканку трещин, приварку арматуры обоймы к арматуре колонны, обеспыливание и увлажнение контактной поверхности и другие.
Этот способ усиления железобетонной колонны методом наращивания сечения принят в качестве аналога настоящего изобретения.
Способ усиления железобетонной колонны методом наращивания сечения имеет ряд технических и технологических недостатков, которые усложняют производство работ, увеличивают трудозатраты и не позволяют производить работы на действующих предприятиях. К таким недостаткам относятся:
- необходимость определения степени снижения несущей способности колонны для расчета параметров усиливающей обоймы, включая инструментальную диагностику каждой колонны, установление геометрических размеров, класса бетона и армирования усиливающей обоймы;
- необходимость выполнения от 5 до 10 различных технологических операций для обеспечения совместной работы материала усиливающей обоймы и бетона колонны, включая разборку разрушенного или декарбонизированного бетона, насечку контактных поверхностей, разделку и зачеканку трещин, очистку арматуры от коррозии, сварку арматуры обоймы с арматурой колонны, обеспыливание и увлажнение старого бетона перед бетонированием обоймы и др.;
- неопределенность перераспределения усилий, воспринимаемых обоймой и колонной из-за высоких прочностных характеристик современного безусадочного ремонтного бетона обоймы, которые в 2-3 раза превосходят такие характеристики усиливаемой колонны;
- невозможность производства работ по усилению железобетонных колонн в действующих предприятиях, связанных с разборкой бетона, сваркой арматуры по условиям соблюдения требований техники безопасности и пожарной безопасности без остановки или ограничения технологических процессов;
- при восстановлении несущей способности колонны необходимо не только обеспечить восприятие этой колонной расчетных усилий, но и устранить причины, вызвавшие преждевременное разрушение бетона и арматуры, при помощи использования для бетонирования обоймы долговечных материалов и конструктивных решений, которые сохранят эксплуатационные характеристики восстановленной колонны в течение заданного срока.
Целью настоящего изобретения является устранение недостатков известного способа усиления железобетонной колонны методом наращивания сечения.
Указанная цель достигается тем, что между колонной и усиливающей обоймой выполняют сплошную, непроницаемую, компенсирующую оболочку, например из пористой резины или другого аналогичного материала, а затем бетонируют железобетонную обойму, которая становится, таким образом, несущей обоймой. Предложенный способ устраняет недостатки известного способа за счет исключения работ по обеспечению совместной работы бетона обоймы и колонны, а также работ по диагностике несущей способности поврежденной колонны. При этом работы по восстановлению несущей способности колонны могут производиться в действующем предприятии, в стесненных условиях, так как предложенный способ исключает работы по разборке разрушенного бетона и сварочные работы.
Компенсирующая оболочка консервирует поврежденную колонну в объеме несущей обоймы и обеспечивает независимую передачу усилий от строительных конструкций или оборудования на фундамент. Использование при ее бетонировании современных ремонтно-строительных бетонов позволяет выполнить конструкцию обоймы минимального сечения и с заданной долговечностью.
Существенное упрощение технологии работ по предлагаемому изобретению и использование современных ремонтно-строительных материалов с быстрым набором прочности позволяют производить ремонтно-восстановительные работы по восстановлению поврежденной колонны за 2-3 дня. Например, литые ремонтные бетоны системы ЕМАСО уже через 24 часа после заливки в опалубку обеспечивают прочность на сжатие не менее 27-35 МПа. При этом происходит одновременное включение в работу несущей обоймы по восприятию расчетного усилия за счет расширения ремонтного бетона ЕМАСО на 0,35-0,5% в течение 24 часов.
Технический результат от внедрения предложенного способа восстановления поврежденной железобетонной колонны заключается в существенном снижении трудоемкости, сокращении сроков восстановления несущей способности железобетонной колонны, возможности производства работ на действующих предприятиях. При этом восстанавливается не только несущая способность, но и обеспечиваются заданные сроки их надежной эксплуатации на уровне 40-50 лет, даже в условиях воздействия агрессивных сред.
Сущность изобретения поясняется графически:
На фиг.1 изображена схема поврежденной железобетонной колонны с расположением элементов, обеспечивающих получение технического результата при восстановлении ее несущей способности, для описания последовательности производства работ.
На фиг.2 изображен разрез по 1-1.
Работы начинают с устройства сплошной непроницаемой компенсирующей оболочки 1 по периметру железобетонной колонны 2. Герметичность оболочки 1 обеспечивают склеиванием или сваркой ее в стыке 3. Затем устанавливают, при необходимости, вертикальную и горизонтальную арматуру 4 и несколько секций инвентарной опалубки 5. Из сухой ремонтно-строительной смеси готовят литой бетон 6, который заливают в кольцевой зазор между компенсирующей оболочкой 1 и инвентарной опалубкой 5. По мере заполнения кольцевого зазора инвентарную опалубку наращивают до необходимого уровня.
Осуществление изобретения:
Использование предлагаемого способа восстановления несущей способности железобетонной колонны целесообразно при повреждениях средней и сильной степени, при уменьшении площади сечения бетона от 30 до 50% и сокращении площади рабочей арматуры от 30 до 50%.
К таким конструкциям относятся: колонны промышленных зданий и сооружений, поврежденные от воздействия агрессивных технологических сред или высоких температур при пожарах, стойки различных эстакад, опоры под оборудование электрических подстанций и открытых распределительных устройств энергопредприятий и др., поврежденные от атмосферных воздействий, замена которых не возможна по техническим или технологическим причинам.
Согласно изобретению при восстановлении несущей способности колонны производят также увеличение срока гарантированной безопасной эксплуатации до нормативного в 40-50 лет. Эти сроки надежной эксплуатации обеспечиваются использованием для бетонирования несущей обоймы современных ремонтно-строительных материалов, характеристики которых (прочность на сжатие, R=60-70 МПа, морозостойкость, F=300, водонепроницаемость, W=12) обеспечивают надежную защиту арматуры от коррозии при назначении величины защитного слоя бетона, эффективно защищающего арматуру от коррозии в течение заданного срока.
Устройство компенсирующей оболочки и несущей обоймы выполняют по известной технологии ремонтно-восстановительных работ, при восстановлении несущей способности поврежденной железобетонной колонны.
При подготовке работ определяют фактические нагрузки, которые должна воспринимать несущая обойма, определяют геометрические размеры и, при необходимости, сечение рабочей арматуры. Затем доставляют к месту производства работ необходимые материалы, оснастку и оборудование.
Бетонирует несущую обойму высотой 3-6 метров звено из 2-3 человек, которые последовательно выполняют все необходимые технологические операции, включая:
- монтаж, закрепление и герметизацию стыков компенсирующей оболочки;
- монтаж и закрепление арматуры из готовых заготовок;
- установку 2-3 секций наружной инвентарной опалубки;
- изготовление литого бетона из сухой ремонтно-строительной смеси, например ЕМАСО, и заливка этого бетона в кольцевой зазор между компенсирующей оболочкой и инвентарной опалубкой;
- наращивание инвентарной опалубки, по мере заполнения кольцевого зазора, до уровня низа перекрытия или опорной части оборудования;
- бетонирование одной несущей обоймы производится в течение одного дня без технологических перерывов;
- через 1-2 дня производят демонтаж инвентарной опалубки и выполняют уход за бетоном, например путем окраски специальным составом.
Использование предложенного способа восстановления несущей способности поврежденной железобетонной колонны при производстве ремонтно-восстановительных работ позволит получить следующий положительный эффект:
- сократить срок ремонта в 2-3 раза;
- снизить трудозатраты на 30-40%;
- выполнять работы без остановки технологических процессов на действующих предприятиях;
- повысить надежность и долговечность эксплуатации восстановленной колонны до 40-50 лет.