УДК 69
Баранов Евгений Евгеньевич Менеджер по технической поддержке АО МАПЕИ, 142800, Россия, Московская область, г. Ступино, ул. Академика Белова, 5, e.baranov@mapei.ru.
Часто бывает, что при заливке железобетонной ванны нет возможности производить последующие технологические операции по отделки, вследствие неудовлетворительного качества бетона данной ванны. Как правило, встречается не один, а сразу несколько видов дефектов, таким образом, встает вопрос о ремонте бетона ванны. Виды возможных дефектов рассмотрены в Части 2 настоящей статьи.
В данной части статьи мы постараемся описать возможные технологии и материалы ремонта. Хорошая новость заключается в том, что за последние десятилетия появилось достаточное количество надежных технологических приемов ремонта и материалов, позволяющие данные технологии осуществлять. Кроме этого, сейчас разработаны и стали доступны методы и контрольно – измерительные приборы, в том числе моментального контроля, позволяющие достаточно точно контролировать как параметры внешних воздействий на конструкцию, так и характеристики самой конструкции. Например, уже нет необходимости производить вырубку бетона на всю глубину при проявлении трещин – их можно ремонтировать с помощью инъекции. Отпала также необходимость применения металлических скоб, так как современные ремонтные материалы позволяют склеивать очень надежно бетон в железобетонных элементах, а производимые готовые ремонтные сухие строительные смеси избавляют подрядчиков экспериментировать на объектах с подбором смесей и добавок различного назначения.
Конечно, подход некоторых исполнителей работ, заключающийся в «усовершенствовании» технологий и материалов, из отечественной практики вряд ли, когда – либо уйдет совсем, однако из нашего практического опыта следует отметить, что такая любознательность подрядчиков или заказчиков, наверное, достойна похвалы, но редко приводит к положительным результатам. Например, даже элементарный состав, состоящий из смеси песка и цемента в соотношении 3:1 по свойствам и конечным характеристикам сильно отличается от смеси состава 2,9:1 при этом же самом песке и цементе, что уж говорить о таких химически сложных многокомпонентных продуктах, как материалы для ремонта. У компании МАПЕИ огромный опыт в производстве ремонтных работ ж/б конструкции, и мы предлагаем воспользоваться проверенными временем технологии и материалы для всестороннего качественного ремонта бетона.
1. Виды дефектов и технология ремонта ванны бассейна.
Необходимо помнить, что ремонт бетона – это всегда вынужденная мера, требующая технико – экономического обоснования. Полная замена дефектной части сооружения почти всегда себя оправдывает, частичный же ремонт бывает бесполезен, особенно в случаях когда:
- температурные и влажностные деформации имеют неравномерный характер у старого бетона и ремонтного состава;
- арматура корродирует и не пассивированна специальными составами;
- вредные химически элементы попадают из старого бетона в новый;
- модули упругости старого и нового бетонов различны, в результате чего в новом бетоне возможно перенапряжение;
- в старом бетоне не прекращен рост лишаев и грибков;
- не соблюдается технология ремонта.
Таблица 15. Виды дефектов и технология ремонта ванны бассейна.
| № | Дефект | Технология ремонта |
| 1 | Изменение цветовой окраски | В зависимости от причины изменения окраски: мойка поверхности бетона с использованием специальных моечных машин;обработка водой под высоким давлением;химическая обработка поверхности бетона;механическая обработка бетона с использованием различных ротационных ручных фрез, чашек, дисков, абразивных камней. |
| 2 | Уступы на поверхности при деформации опалубки | Механическая обработка бетона с использованием различных ротационных ручных фрез, чашек, дисков, абразивных камней. |
| 3 | Пучение и выколы | Удаление дефектного бетона с помощью скалывающего и/или режущего инструмента с последующим восстановлением ремонтными составами. |
| 4 | Раковины | Восстановлением поверхности мелкозернистыми ремонтными составами. |
| 5 | Изъяны | Расслоение бетонной смеси и как следствие наличие цементной пленки и сетки трещин: механическая обработка бетона с использованием различных ротационных ручных фрез, чашек, дисков, абразивных камней, дробеструйная или пескоструйная обработка. |
| 6 | Пустоты | Удаление дефектного бетона с помощью скалывающего и/или режущего инструмента с последующим восстановлением ремонтными составами. |
| 7 | Неровность и шероховатость бетонной поверхности | Механическая обработка бетона с использованием различных ротационных ручных фрез, чашек, дисков, абразивных камней |
| 8 | Потеря раствора | Оконтуривание дефектного участка бетона с помощью режущего инструмента с последующим удалением данного бетона скалывающим инструментом и восстановлением ремонтными составами. |
| 9 | Прослойка песка на вертикальных поверхностях | Механическая обработка бетона с использованием различных ротационных ручных фрез, чашек, дисков, абразивных камней. При необходимости восстановления геометрии плоскости бетон выравнивается с помощью ремонтных или выравнивающих составов на цементном вяжущем. |
| 10 | Шелушение бетона | Химическая обработка поверхности бетона, механическая обработка бетона с использованием различных ротационных ручных фрез, чашек, дисков, абразивных камней. |
| 11 | Ржавые пятна | |
| 12 | Появление прогибов при ранней распалубке | Механическая обработка бетона с использованием различных ротационных ручных фрез, чашек, дисков, абразивных камней. |
| 13 | Песчаные карманы | В зависимости от вида и типа дефекта: 1.Удаление дефектного бетона с помощью скалывающего и/или режущего инструмента с последующим восстановлением ремонтными составами. 2.Заполнение образовавшихся трещин и пустот инъекционным ремонтным составом. 3.Укрепление c помощью укрепляющей пропитки. |
| 14 | Холодные швы | В зависимости от возможностей ремонта бетона: 1.Оконтуривание дефектного участка бетона с помощью режущего инструмента с последующим удалением данного бетона скалывающим инструментом и восстановлением ремонтными составами. 2.Оконтуривание дефектного участка бетона с помощью режущего инструмента с последующим его удалением скалывающим инструментом и восстановлением ремонтными составами с двух сторон массива бетона (при сквозном шве) и заполнением инъекционными ремонтными составами. |
| 15 | Трещины | Зависит от ширины раскрытия трещины, места ее расположения: 1.Оконтуривание дефектного участка бетона с помощью режущего инструмента с последующим удалением данного бетона скалывающим инструментом и восстановлением ремонтными составами. 2.Оконтуривание дефектного участка бетона с помощью режущего инструмента с последующим его удалением скалывающим инструментом и восстановлением ремонтными составами с двух сторон массива бетона (при сквозном шве) и заполнением инъекционными ремонтными составами. 3.Оконтуривание дефектного участка бетона с помощью режущего инструмента с последующим удалением данного бетона скалывающим инструментом и заполнением образовавшихся штроб ремонтными составами на основе эпоксидной смолы или цементными продуктами, модифицированных синтетическим латексом. |
2. Выбор материалов для ремонта бетона ванны бассейна.
Выбору материалов для ремонтных работ при восстановлении железобетонных конструкций посвящено значительное количество исследований и нормативных документов. У компании МАПЕИ есть множество справочной литературы и документов, регламентирующих технологии ремонта и материалы необходимые для данного ремонта. Однако процесс ремонта бетона достаточно сложный и требует всестороннего изучения и обсуждения. Применение надлежащих материалов и способов производства работ с ними имеет существенное значение для достижения необходимого результата при ремонте. Однако материалы или их системы не позволяют достигнуть необходимых задач при несоблюдении технологии ремонта. Ситуация осложняется тем, что ремонтные материалы образуют с субстратом сложную систему. При ремонте, кроме определения реального состояния конструкций, необходимо выяснить, насколько новая композиционная система «бетон – ремонтный состав» способна эффективно и длительно работать в условиях эксплуатационных нагрузок и воздействий [6]. Перед выполнением ремонта для подбора и выбора материалов необходимо выполнить диагностику конструкций. От того насколько полный будет анализ дефектов зависит конечный результат по ремонту. Например, обычно из практики при лечении трещин заказчик не выполняет ультразвуковое исследование для понимания характера и размеров трещин, поэтому инъектирование происходит чисто интуитивно, основываясь на вторичных признаках процесса.
Профессионалам, связанным с ремонтом железобетонных сооружений и конструкций, известны ведущие производители качественных материалов. Однако, качество ремонта определяется многими факторами: подготовкой поверхности, технологией нанесения, условиями производства работ, условиями эксплуатации конструкции, условиями нагружения ремонтной системы, свойствами субстрата, экономическим возможностями заказчика, требованиями властей, диагностики повреждений, проектирования работ и т.д. При использовании материалов высокого качества одного типа, разных производителей, высококвалифицированной бригадой из перечисленных факторов в наибольшей степени оказывают влияние на результат несколько (рис. 14) и следует отметить, что качество материалов не является доминирующим [11].
Конечно, представленная диаграмма относится к выполнению работ корректной технологией, качественными материалами, которые прошли соответствующие испытания, при условии нанесения рабочими, у которых был опыт работы с данными материалами.
Стоит отметить, что в современном ремонте бетона и железобетона особую роль занимают компании–производители ремонтных материалов. Важно использовать для таких сложных задач только качественные материалы, имеющие весь спектр необходимых документов и сертификатов из различных независимых аккредитованных лабораторий. Часто бывает, что у лидеров отрасли копируются материалы исходя только из показателей, указанных в рекламных проспектах и технических каталогах. Однако многие из этих скопированных составов не обладают достаточными стабильными качественными характеристиками, кроме этого, они не технологичны т.е. тяжелы в нанесении и выравнивании, что заставляет исполнителям работ, что называется экспериментировать с растворами, снижая и так не высокие характеристики продукта. Не мало важным показателем при выборе продукта для ремонта является практическое применение на реальных объектах при длительном сроке эксплуатации данного ремонтного участка. У компании МАПЕИ огромный референс объектов, на которых использовались все производимые продукты, в том числе и линейки ремонтных материалов. Мы понимаем, что основной целью ремонтных работ является создание качественной и долговечной отремонтированной конструкции при оптимальной величине затрат, достижение данной цели невозможно без корректного выбора ремонтного материала.
При выборе материалов для ремонта железобетонной или бетонной ванны бассейна необходимо определить условия эксплуатации объекта, степень агрессивности среды эксплуатации. В ходе выбора ремонтного материала необходимо учитывать:
- совместимость ремонтного материала и материала ремонтируемой конструкции;
- степень ответственности элементов конструкции, включая зависимость несущей способности сооружения от их целостности;
- глубину разрушений;
- положение и доступность конструкции;
- объем работ, подлежащих выполнению.
- вид проводимого ремонта.
Основными показателями при выборе материалов для ремонта являются: прочность на сжатие; прочность сцепления ремонтного материала с ремонтируемым бетоном; безусадочность; водонепроницаемость; морозостойкость.
При выборе материалов для ремонта всегда следует учитывать:
- совместимость ремонтного материала с телом бетона ремонтируемой конструкции. Ремонт предполагает создание композитной системы, основными элементами которой являются, тело бетона существующей конструкции, контактная поверхность и ремонтный материал. В связи с этим выбранный ремонтный материал должен обеспечить прочностные характеристики и совместимость с телом бетона существующей конструкции, что является гарантией качества ремонта. Совместимость — соответствие физико-механических и химических характеристик ремонтной и существующей систем;
- коэффициенты линейного расширения ремонтного состава и ремонтируемого бетона должны быть одинаковы, так как их различие более чем в 1,5 раза приводит к значительным напряжениям в контактной зоне и является причиной коробления, шелушения, растрескивания ремонтного материала;
- агрессивность среды, в которой будет эксплуатироваться конструкция. Хотя для ванны бассейна это условие вторично, поскольку вторичная защита и гидроизоляция бетона должна выполнять на всей поверхности бетона, подвергающийся действия агрессивности среды.
При выборе материалов для ремонта следует знать:
- технологию производства работ с ремонтным материалом, так как неправильно подготовленная поверхность конструкции для ремонта, неправильное выполнение операций по перемешиванию, укладке и уходу за уложенным ремонтным материалом могут изменить его свойства и не дать желаемого результата;
- физико-технические свойства материала в пластическом состоянии — его удобоукладываемость — позволяют выбрать оптимальный метод нанесения ремонтного материала, сократить время проведения работ и качественно выполнить работу [12].
3. Удаление дефектов с помощью механической обработки бетона.
К данной группе дефектов, обычно связанные, с недостаточной культурой производства, технологическими просчётами или ошибками во время проведения монолитных работ при слабом контроле, могут проявляться следующим образом:
- изменение цветовой окраски бетона;
- уступы на поверхности при деформации опалубки;
- наличие цементной пленки;
- неровность и шероховатость бетонной поверхности;
- прослойка песка на вертикальных поверхностях;
- шелушение бетона;
- ржавые пятна;
- появление прогибов при ранней распалубке.
Данные дефекты можно исправить с помощью механической обработкой бетона. Глубина удаления бетона чаще всего варьируется от 3 до 100 мм. Поэтому для удаления дефектов.
Для данных работ лучше не использовать методы, основанные на скалывающем или дробящем принципе. Во – первых, использование ручного или механизированного инструмента, основанных на данных принципах не удобно, чисто физически, работа получается очень грубая и может затрагивать не только локальные участки. Во – вторых, при данных работах создается вибрация, которая может снижать адгезию между новыми составами и основным телом бетона, например, когда ведутся ремонтные работы, а рядом есть уже выравненные штукатурными составами стены. В – третьих, при любом типе механического удаления бетона, на поверхности субстрата могут оставаться повреждения, снижающих адгезию укладываемых впоследствии верхних слоев, а опасность получения трещиноватой структуры бетона особенно ощутима при использовании инструментов скалывающего или дробящего характера. Однако бывают задачи, при которых нельзя избежать способов удаления бетона без применения методов, основанных на скалывающем или дробящем действии.
Как отмечалось ранее для выравнивания поверхностного слоя, удаления дефектов, шлифовке бетона чаше всего используется механическая обработка бетона с помощью ротационных ручных фрез, чашек, дисков, абразивных камней, дробеструйная и пескоструйная обработка.
3.1. Фрезерная обработка.
Данный вид обработки удаляет бетон. Воздействуя на поверхность вращающейся самостоятельно режущей головкой. По размеру такие установки варьируются от небольших, управляемых идущим или держащим их оператором (рис. 15), фрезерующих полосу 100 – 250 мм, до крупных машин фрезерующих полосу 4 – 4,5 м шириной (этот тип установок естественно не используется в ваннах бассейнов, он применим при восстановлении слоев износа на дорогах и мостах). Обычно резцы этих установок изготовлены из карбида вольфрама.
Производительность подготовки поверхности с использованием ручных шлифующих и фрезерных установок не превышает 20 м2/ч, а при применении механизированных установок – 75 м2/ч. С помощью ручной техники можно удалять бетон на глубину до 6 мм, а используя механизированные установки можно удалять бетон на глубину до 20 мм за один проход. Машины, кроме небольших, предназначенных для ручной обработки, не подходят для вертикальных поверхностей. Данный вид обработки бетона не приводит к увеличению трещиноватости конструкции, единственная серьезная проблема при их использовании при подготовке горизонтальной поверхности железобетона возникает на участках с малой толщиной защитного слоя, когда рабочий орган может вырвать арматурные стержни каркаса и сам окажется поврежденным. Шероховатость поверхности и глубина резки бетона определяются шагом и формой зубьев. Резцы из карбида вольфрама при обработке абразивного бетона быстро изнашиваются и подлежат замене. Установки подобного типа производят много шума и создают значительную вибрацию.
3.2. Метод шлифования.
Сухая Поверхность отшлифовывается абразивами с различной зернистостью. Таким способом можно снять до 2 мм основы за один проход. В ходе работы в воздух поднимается большое количество пыли, поэтому обязательно использовать СИЗ легких. Однако современное оборудование изготавливается с возмож -ностью подключения пылесоса. Это позволяет значительно уменьшить количество загрязнений в воздухе. Главный плюс методики — это доступность не сложного и относительно дешевого инструмента, а также его большой выбор практически под любые задачи и возможность обрабатывать криволинейные поверхности как горизонтальные, так и вертикальные (Рис 16). Метод не создает вибрацию, а следовательно, не увеличивает трещиноватость конструкции.
3.3. Пескоструйная и дробеструйная обработка.
Пескоструйная (Рис. 17) и дробеструйная подготовки поверхности относятся к методам удаления дефектов бетона методом ударного воздействия частиц. Эти методы заключаются в том, что работа производится главным образом за счет абразивного истирания цементного камня. В этой связи возникают несколько проблем:
- получающийся в результате профиль бетонной поверхности оказывается неоднородным;
- необходим постоянный контроль при обработке бетона. При низких прочностных значениях бетона (вследствие его неоднородности по прочности) при одинаковых усилиях может быть различная глубина удаления верхнего слоя поверхности.
Однако, при достаточном уровне профессионализма оператора таких машин, достигается неоспоримое преимущество по сравнению с другими способами обработки бетона по обнаружению слабых мест в бетоне. Например, на одном из объектов во время реконструкции, с помощью дробеструйного метода, нами было обнаружено в стяжке бассейна гипсовое основание большой толщины, замаскированное тонкослойным цементным покрытием во время строительства данной ванны. Эти способы являются своего рода маркерами или индикаторами, позволяющими определить конструкционный элемент или выравнивающие слои низкого качества. А при условии время проходки и контроля подаваемого абразивного материала можно легко задавать параметры воздействия на бетон. Эти преимущества в купе с высокой производительностью и отсутствия вибрации делают методы пескоструйной и дробеструйной обработки при обработке полов ванн бассейнов больших геометрических размеров крайне перспективными. Данные методы позволяют осуществить при необходимости удаления поверхностного слоя бетона за один проход на глубину до 0,75мм.
Пескоструйная обработка поверхности бетона является универсальным решением, позволяющим обрабатывать как горизонтальные, так и вертикальные поверхности различных геометрических форм. При этой обработке подготавливаемый субстрат не повреждается, более того данный метод позволяет одновременно подготовить очистку арматурной стали.
Дробеструйная обработка создает шероховатый профиль поверхности, что позволяет устранить влияние трещиноватости на сцепление последующих выравнивающих покрытий на основе цементных и цементно – полимерных составов. Дробеструйная обработка обычно применяется на горизонтальных поверхностях – полах бетонного основания или стяжке ванны бассейна или прибассейной зоне. Установки для дробеструйной обработки передвигаются вручную или являются самоходными. В качестве абразивного материала используется стальная дробь. Вакуумная установка при производстве работ собирает пыль и дробь, которая затем отделяется с помощью магнита и используется повторно. Для сбора случайно отлетевшей дроби может применяться магнитная щетка. В зависимости от проектируемой глубины обработки поверхности субстрата используется различный диаметр дроби (Таб. 17[6]).
Таблица 17. Зависимость профиля поверхности субстрата от диаметра стальной дроби.
| Диаметр дроби, мм | Область применения |
| 0,43 | Очистка бетона от цементного молока |
| 0,58 | Очистка бетона для нанесения состава герметизации бетона |
| 0,71 | Подготовка поверхности бетона перед укладкой полимерных тонкослойных покрытий (полиуретановых) |
| 0,84 — 0,99 | Удаление толстослойных покрытий |
| 1,17 | Удаление поверхности бетона на глубину 3 – 6 мм |
| 1,3 | Удаление поверхности бетона на глубину 8 – 9 мм |
Наш партнер компания ООО «Полимерпол Групп» в структуру которой входит компании ООО «Вакутек» (Рис.18) специализируются в области промышленной подготовке бетона под различные покрытия в том числе выравнивающие или финишные. Огромный парк специализированного оборудования позволяет обработать бетон практически под любые задачи. В частности, есть и дробеструйное оборудование позволяющее качественно подготовить до 1500 м2/за смену, что является недостижимым результатом для других компаний, работающих в данном направлении в РФ. Конечно, необходимо применять услуги таких компаний рационально и вряд ли для небольшого частного бассейна подойдет такое серьёзное оборудование [13].
3.4. Другие методы очистки и подготовки бетона.
Обработка напорной струей воды применяется как для очистки бетона от грязи, так и для удаления поверхностного слоя бетона. Она обычно используется в тех случаях, когда имеющаяся стальная арматура в ходе ремонта подлежит повторному использованию и/или когда это позволяют условия производства работ и особенно наличия технологической воды на строительной площадке или сооружения. Оборудование варьируется от малых ручных установок до крупных, смонтированных на передвижных платформах, оснащенных дистанционным управлением и манипулятором рабочего органа. Наиболее простой способ подготовки бетона – мойка его поверхности с использованием специальных моечных машин, совмещающих эту работу с очисткой поверхности полиэтиленовыми щетками.
Обработка высоконапорной струей воды с абразивами.
При обработке напорной струей с абразивами используется оборудование, обеспечивающее поток воды под давлением от 10 до 35 МПа; в струю добавляются такие абразивы, как оксид алюминия, молотый гранит или мелкий песок. При такой обработке удаляются грязь и другие посторонние частицы, а также цементное молоко с поверхности бетона.
Химическая обработка поверхности бетона.
Достаточно широко используется данные метод, позволяющий удалить пленку цементного молока с поверхности субстрата. Она дает возможность получить ровный профиль, но приводит к увлажнению бетона, так как после нее требуется активная промывка водой и проверка поверхности на остатки реагентов. Данная обработка обычно осуществляется с использованием различных кислот. Она позволяет подготовить поверхность к нанесению покрытий от 0,1 до 3 мм и более и удаляет более 0,2 – 0,3 мм поверхностного слоя бетона. Такая подготовка особенно рациональна при обработке больших площадей сложной геометрической формы. Чаще всего раствор кислоты наносится щетками.
4. Ремонт бетона с помощью нанесения ремонтных составов.
Не редко, при формировании железобетонной чаши образуются один или несколько видов дефектов, которые можно исправить нанесением материалов, относящихся к ремонтным составам с демонтажем дефектного бетона или без него. Дефекты, которые можно исправить с помощью ремонтных материалов следующие:
- пучение и выколы;
- раковины;
- пустоты;
- потеря раствора;
- прослойка песка на вертикальных поверхностях;
- песчаные карманы;
- холодные швы;
- трещины.
Согласно анализу дефектов, производимого для получения причин и их видов, выбирается технология ремонта. На практике возможны несколько взаимно заменяемых или дополняемых видов ремонта. После формирования решения по выбору ремонта подбираются необходимые ремонтные материалы. В данном разделе будут рассмотрены технологии ремонта материалов на цементных вяжущих различной жесткости раствора. Перед нанесением ремонтных составов необходимо подготовить субстрат. В зависимости от типа дефектов, вида и класса ремонтного материала, его толщины нанесения подготовка бетона производится по – разному.
Цель очистки при удалении поверхностного слоя бетона при любом способе подготовки – получение необходимой адгезии ремонтируемого бетона и ремонтного состава, наносимого на его поверхность. Требуемое значение адгезии между «старым» бетоном и цементными и полимерцементными материалами составляет в зависимости от места расположения участка производства работ в пространстве составляет 0,8–1,5 МПа [6]. При использовании ремонтным материалов, в том числе на основе полимерных композиций параметр адгезии должен составлять от 2 МПа, для класса ремонтной смеси R4, а также более 1,5 МПа для R3 и более 0,8 МПа для классов R2, R1 [14].
При использовании менее эффективных способов подготовки поверхности, например при обработке проволочной щеткой или водяной струей под давлением до 30 МПа, для того чтобы получить приемлемую прочность сцепления между субстратом и покрытием превышающую 0,9 – 1,1 МПа, следует наносить праймерные составы. Если временной интервал между удалением «старого» бетона и укладкой ремонтного раствора оказывается длительным, то бетон может подвергнуться карбонизации, особенно в условиях переменной влажности окружающей среды, что значительно снижает прочность сцепления. Испытания на адгезию «старого» бетона и ремонтного состава после укладки, уплотнения и твердения показали, что нарастание адгезии происходит быстрее, чем нарастание прочности на сжатие.
Метод оштукатуривания ремонтным составом включает в себя: демонтаж старого бетона, замену или добавление арматуры, где это необходимо, нанесение ремонтного состава вместо бетона. В результате последнего процесса образуется покрытие, исключающее возможность дальнейшего разрушения основания и воспринимающее часть внешней нагрузки.
Подготовка поверхности является весьма важным моментом при нанесении ремонтного состава. Сначала удаляются слабые или отслоившиеся куски бетона, затем создают равномерную шероховатость необходимыми методами. К методам подготовки бетона для нанесения ремонтных составов относятся:
- дробеструйная и пескоструйная обработка;
- шлифование бетона;
- фрезерование бетона;
- методы, основанные на ударном воздействии;
- обработка поверхности бучардой;
- обработка поверхности игольчатыми молотками.
Первых три метода были рассмотрены ранее.
Методы, основанные на ударном воздействии (Рис. 19, 20, 21)– ручные отбойные молотки, перфораторы представляют собой наиболее широко используемые инструменты подготовки бетона. Их можно применять на различных плоскостях. У данного метода есть ряд недостатков:
- после обработки может остаться бетон низкого качества;
- поверхность оставшегося бетона после обработки может иметь большой объем микротрещин;
- ударные нагрузки, если арматурный каркас находится близко к поверхности могут повредить арматуру и нарушить ее сцепление с бетоном;
- процесс работ трудоемкий, грязный, шумный и вредный.
Обработка поверхности бучардой (Рис 21,22) может также осуществляться с помощью отбойных молотков с различным приводом или как специальная насадка не перфоратор. Требуемая глубина обработки бучардой и шероховатость поверхности определяется размером и остротой зубцов на ударнике. Выполнение работ с помощью бучарды характеризуется высоким уровнем шума и грязи. Однако при этом обеспечивается хороший визуальный контроль за глубиной удаленного слоя и необходимая адгезия с наносимым на бетон ремонтным материалом. Основной недостаток метода – возможность повреждения субстрата, связанного с появлением микротрещиноватости.
Обработка поверхности игольчатыми молотками, которые представляют собой ударные инструменты, используемые в основном для очистки металла, но они также находят применение при некоторых видах удаления и подготовки поверхностного слоя бетона. Она используется в сложных по профилю бетонных поверхностей, зон сопряжений, труднодоступных участков. Эти молотки обычно имеют пучок из 20 стальных игл, диаметр которых составляет 3 – 4 мм.
Способы подготовки поверхности бетона, как показывает их анализ, не могут рассматриваться как конкурентные между собой. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. С практической точки зрения правильная подготовленная поверхность бетона должна обеспечивать стойкость к напряжению, которое может создаваться нанесенным материалом, будь то напряжение от усадки, температурные деформации или нагружения конструкции. После обработки бетона различными способами его поверхность может качественно характеризоваться полученным профилем и его ровностью, размерами в плане, степенью обнаружения заполнителя, глубиной рельефа, величиной микрорастрескивания в поверхностном слое.
В зависимости от выбора ремонта готовиться поверхность со соответствующей текстурой, которая главным образом должна зависеть не от профиля, а от глубины удаления бетона:
- удаление поверхностной пленки;
- удаление на глубину растворной части при отсутствии обнаженного заполнителя;
- удаление до обнажения частиц крупного заполнителя;
- удаление до обнажения поверхности арматуры;
- удаление до вскрытия арматурного каркаса.
Ремонт раковин и других мелких поверхностных дефектов производится с подготовкой основания согласно п. 1 — 3. Существуют две ситуации: раковины на теле монолитного или сборного бетона/железобетона или же раковины на теле выравнивающих (штукатурных слоев или стяжки) слоев. В первом случае ремонт бетона не нужен, более того, раковины создают дополнительный вклад в увеличении адгезии последующих выравнивающих слоев. А вод раковины и задиры перед на выравнивающих составах перед нанесением гидроизоляции необходимо выравнивать ремонтными материалам тонкой фракции, не высокой прочности, например, ремонтными составами класса R2.
Подготовка бетона перед нанесением ремонтных составов для удаления дефектов, таких как крупные выколы, сколы, пустоты поверхностные и внутренние, а также некоторые виды трещин должна происходить согласно п. 4,5. Для удаления таких дефектов необходимо использовать ремонтные составы класса R3 или R4.
В зависимости от марочной прочность бетона основания, толщины покрытия, метода и места нанесения происходит выбор ремонтного материала (Таблица 18). Максимальный из средних значений коэффициент вариации прочности бетонов объединенных составов не должен превышать 13% [15], т.е. следует принимать однородную структуру бетона по всей чаше бассейна, при выборе класса прочности ремонтного материала. Представленная в компании МАПЕИ группа ремонтных материалов способна обеспечить ремонт любой сложности и для любой задачи. Принцип работы от описания материалов и подготовки основания до конечных технологических операций и характеристик продуктов обозначены в технологических регламентах, картах на продукты и множества других документов, разработанных компанией – производителем материалов.
Здесь следует отметить, что все ремонтные работы должны производится согласно рекомендациям и требованиям отраслевых стандартов и условий предъявляемых к таким работам компанией – производителя группы строительных материалов.
Последующие этапы производства ремонтных работ с помощью группы ремонтных материалов после подготовки основания под ремонта включают:
- подготовка арматурного каркаса;
- нанесение антикоррозионного состава на арматуру;
- приготовление растворной смеси и ее нанесение на дефектный участок;
- уход за раствором для обеспечения условий твердения.
Перед нанесение реомнтного состава и нанесения антикоррозионного состава на арматтуру необходимо подготовить дефектный участок. Для этого кромки дефектного участка следует оконтурить алмазным диском перпендикулярно поверхности на глубину как минимум 10 мм. Выбрать бетон с дефектного участка на глубину не менее 10 мм, используя легкий перфоратор. Стенки участка должны быть вертикальными, а основание ровным и шероховатым. Для хорошего сцепления на бетонной поверхности необходимо создать шероховатость не менее 5 мм. Основание должно быть очищено от краски, жира, масел, цементного молочка. Для идеальной очистки поверхности участка от грязи и пыли рекомендуется использовать сжатый воздух и воду под давлением. Очистку арматуры от ржавчины произвести с помощью металлической щетки вручную или механизированным способом с помощью пескоструйной установки, в зависимости от объема обрабатываемой поверхности. При полном оголении арматуры зазор между поверхностью и арматурой должен составлять не менее 20 мм.
Подготовка арматурного каркаса заключается к добавлению араматуры, где это требуется и/или к пассивации арматурных стержней. Компания МАПЕИ рекомендует для антикоррозийной защиты арматурных стержней в бетоне и элементов конструкции, а также увеличения адгезии для строительных растворов состав Mapefer 1K. Этот продукт представляет собой однокомпонентный раствор, основанный на порошковых полимерах, цементных вяжущих и ингибиторов коррозии, произведённый в соответствии с формулами, разработанными в исследовательских лабораториях производителя. При смешивании с водой Mapefer 1K становится удобоукладываемым и лёгким в нанесении раствором. После твердения Mapefer 1K (Рис. 23) приобретает устойчивость к воздействию соляных туманов в соответствии с EN 15183, агрессивных атмосферных газов и водонепроницаемость. Антикоррозийное действие продукта обеспечивается следующими основными факторами:
- высокой щёлочностью;
- отличной адгезией к металлу;
- наличие ингибиторов коррозии в составе.
Ингибиторы в составе покрытия действуют аналогично антикоррозионным пигментам и останавливают коррозию, препятствуя или замедляя выход электронов или ионов металла, препятствуя доступу протонов и, соответственно, кислороду к поверхности металла.
После нанесения антикоррозионного состава, через необходимый промежуток времени подготовленную поверхность бетона необходимо тщательно увлажнить (избыток воды удалить губкой или сжатым воздухом). Основание должно быть влажным, но не мокрым. Затем приготовить смесь согласно рекомендациям производителя. Нанесение смеси на вертикальные (Рис 24) и потолочные поверхности может производиться:
- ручным способом с помощью мастерка или шпателя;
- механизированным способом с помощью специального оборудования.
Таблица 18. Характеристики ремонтных составов обладающих тиксотропными свойствами.
| Показатели | Наименование документа | Mapegrout thixotropic | Mapegrout T 40 | Mapegrout 430 | Mapegrout Fast-SetR4 |
| Класс ремонтного состава | ГОСТ Р 56378; EN 1504-3 | R4 | R3 | R3 | R4 |
| Максимальный размер заполнителя | 3,0 | 3,0 | 1,0 | 1,0 | |
| Предел прочности на сжатие (МПа) | ГОСТ 30744; EN 12190; | > 25 (24 ч.) > 60 (28 сут.) | > 8 (24 ч.) > 40 (28 сут.) | > 7 (24 ч.) > 30 (28 сут.) | > 5 (3 ч.) > 20 (24 ч.) > 45 (28 сут.) |
| Предел прочности на растяжение при изгибе (МПа) | ГОСТ 30744; EN 196-1 | > 4,5 (24 ч.) > 9 (28 сут.) | > 2 (24 ч.) > 7 (28 сут.) | > 2 (24 ч.) > 6 (28 сут.) | > 2 (3 ч.) > 4 (24 ч.) > 7 (28 сут.) |
| Модуль упругости при сжатии (ГПа) | ГОСТ 24452; EN 13412 | 39 (через 28 сут.) | 25 (через 28 сут.) | 23 (через 28 сут.) | ≥ 24 (через 28 сут.) |
| Прочность сцепления с основанием (MПa) | ГОСТ Р 56378 | > 2 (28 сут.) | >2 (28 сут.) | > 2 (28 сут.) | > 2 (28 сут.) |
| Долговечность адгезионного соединения контактной зоны после циклов воздействия: Замораживание/оттаивание в солях Замораживание/оттаивание на воздухеТепловой удар эффект «грозового ливня» | ГОСТ Р 56378; EN 13687/1 | 2,4 | >1,5 | >1,5 | ≥ 2 |
| EN 13687/2 | 2,4 | > 1,5 | > 1,5 | ||
| EN 13687/4 | 2,4 | > 1,5 | > 1,5 | ||
| Водопоглощение при капилярном подсосе (кг/м2·ч0,5) | ГОСТ Р 58277 EN 13057 | < 0,5 | < 0,5 | < 0,5 | < 0,5 |
| Стойкость к карбонизации (проницаемость CO₂, выраженная коэффициентом диффузии) | ГОСТ 31383 | тест пройден | тест пройден | тест пройден | тест пройден |
| Марка по морозостойкости (второй метод) в возрасте 28 дней, не ниже | ГОСТ 10060 | F2 300 | F2 300 | F2 200 | F2 300 |
| Марка по водонепроницаемости в возрасте 28 дней, не ниже | ГОСТ 12730.5 | W 20 | W 16 | W 16 | W 20 |
| Класс пожарной опасности | ГОСТ 30244 | НГ | НГ | НГ | НГ |
Необходимо отметить, что описание вышеизложенного ремонта относится в основном к ремонту бетона на вертикальных плоскостях, однако широко встречаются ситуации, когда необходимо ремонтировать горизонтальные поверхности, например полы. В данном случае корректней использовать ремонтные материалы классов R3 или R4 производства МАПЕИ наливного типа (Таблица 19).
Таблица 19. Характеристики ремонтных составов наливного типа.
| Показатели | Наименование документа | Mapegrout Hi- Flow | Mapegrout Hi- Flow 10 | Mapegrout SV-R Fiber |
| Класс ремонтного состава | ГОСТ Р 56378; EN 1504-3 | R4 | R4 | R4 |
| Максимальный размер заполнителя | 3,0 | 10,0 | 3,0 | |
| Предел прочности на сжатие (МПа) | ГОСТ 30744; EN 12190; | > 35 (24 ч.) > 80 (28 сут.) | > 30 (24 ч.) > 75 (28 сут.) | > 25 (3 ч.) > 40 (24 ч.) > 70 (28 сут.) |
| Предел прочности на растяжение при изгибе (МПа) | ГОСТ 30744; EN 196-1 | > 6 (24 ч.) > 12 (28 сут.) | > 4 (24 ч.) > 8 (28 сут.) | > 4 (3 ч.) > 7 (24 ч.) > 8 (28 сут.) |
| Модуль упругости при сжатии (ГПа) | ГОСТ 24452; EN 13412 | ≥ 27 (через 28 сут) | ≥ 25 (через 28 сут) | ≥ 28 (через 28 сут) |
| Прочность сцепления с основанием (MПa) | ГОСТ Р 56378 | > 2 (28 сут.) | >2 (28 сут.) | > 2 (28 сут.) |
| Долговечность адгезионного соединения контактной зоны после циклов воздействия: Замораживание/оттаивание в солях Замораживание/оттаивание на воздухеТепловой удар эффект «грозового ливня» | ГОСТ Р 56378; EN 13687/1 | > 2 | > 2 | > 2 |
| EN 13687/2 | > 2 | > 2 | ||
| EN 13687/4 | > 2 | > 2 | ||
| Водопоглощение при капилярном подсосе (кг/м2·ч0,5) | ГОСТ Р 58277 EN 13057 | < 0,2 | < 0,2 | < 0,35 |
| Стойкость к карбонизации (проницаемость CO₂, выраженная коэффициентом диффузии) | ГОСТ 31383 | тест пройден | тест пройден | тест пройден |
| Марка по морозостойкости (второй метод) в возрасте 28 дней, не ниже | ГОСТ 10060 | F2 300 | F2 300 | F2 300 |
| Марка по водонепроницаемости в возрасте 28 дней, не ниже | ГОСТ 12730.5 | W 20 | W 20 | W 20 |
| Класс пожарной опасности | ГОСТ 30244 | НГ | НГ | НГ |
Все работы должны производиться при температуре окружающей среды +50С. Особо опасно проводить работы в межсезонье на открытых бассейнах. В отечественной практике часто бывает, что работы не успевают произвести в летнее время и стараются успеть до наступления холодов. После того как поверхность на бетоне насечена, довольно трудно обнаружить без использования пирометра, что ее температура около или ниже 00С и что она покрыта ледяной коркой. Если около суток продержится температура около нуля, дневная плюсовая температура не сможет по-настоящему прогреть массу бетона, даже на солнечной стороне. Даже если работы по укладке массива бетона в этом случае являются приемлемыми, то такие работы как оштукатуривание, затирка поверхностей, торкретирования, нанесение ремонтных составов и другие способы выравнивания тонких слоев бетона или раствора производить нельзя. Тепло, выделившееся при гидратации цемента, вскоре рассеется, и схватывание будет происходить при температуре старого бетона. Такие слои на цементном вяжущем окажутся слабыми и их прочность будет возрастать крайне медленно. Особенно опасно, когда насеченная поверхность ремонтного участка бетона покрыта ледяной пленкой: пленка после нанесения раствора растет и снова замерзает, ликвидируя полностью возможность сцепления. Покрытие может продержаться не больше года, но затем обязательно разрушится [16].
5. Ремонт бетона с помощью инъектирования ремонтных составов.
В последнее десятилетие в России и других странах на практике широко применяется технология ремонта бетона, герметизации фильтрующих швов и устранения водопроявлений, состоящая из двух этапов.
Таблица 21. Выбор материала в зависимости от ширины трещины.
| Вид трещин | Ширина раскрытия | Материал для ремонта |
| от:пластической осадки, | около 1 мм | составы для инъекций на основе цементного или эпоксидного вяжущего |
| пластической усадки | около 1 – 2 мм | |
| температурной усадки | 1 – 10 мм | составы для инъекций на основе цементного вяжущего |
| при усадке от высыхания | 0,3 – 1 мм/м; | составы для инъекций на основе эпоксидного вяжущего |
| волосяные трещины | около 0,1 мм; | иные методы |
Технология ремонта и/или усиления несущей способности бетона / железобетона ванн бассейна включает в себя несколько технологических операций:
- подготовка трещин с последующим нанесением ремонтного материала (Рис 25), по возможности с обоих стороны элемента конструкции для предотвращения выхода инъецируемого материала;
- бурение шпуров под пакеры (Рис.26);
- удаление грязи/пыли из готовых шпуров для установки пакеров;
- установка пакеров;
- приготовление инъекционного состава (Рис.27, 28);
- нагнетание инъекционного состава (Рис.28);
- демонтаж пакеров с последующим заполнением шпура ремонтным составом.
Подготовку трещины осуществляют с помощью электроинструмента, например УШМ и перфоратора. Готовят штробу типа «ласточкин хвост», обеспыливают, промывают и напитывают водой, а затем заполняют заранее приготовленным ремонтным материалом, необходимого класса. Важно, чтобы штроба была необходимой геометрической величины, исходя из размера заполнителя применяемого ремонтного материла. После зачеканки ремонтным материалом данной штробы, с обоих сторон элемента конструкции, необходимо выдержать время для набора прочности ремонтного материала.
Далее, осуществляется разметка мест бурения шпуров под пакеры с применением электропневматического оборудования. На расстоянии, как правило 200—300 мм друг от друга и необходимого расстояния от продольного стыка (зачеканенной ремонтным составом трещины) под углом 45° бурят шпуры диаметром, необходимым для установки пакеров. 12—16 мм. Затем в шпуры устанавливаются пакеры.
Приготовление ремонтного состава рекомендуется производить с помощью измерительного инструмента. Как правило, сначала готовиться небольшое количество инъектируемого материала, для тестового участка. После изучения всех нюансов при работе с данным элементом конструкции производится ремонт в остальном объеме.
Нагнетание инъекционного состава в установленные пакеры через соединительные шланги осуществляется специальным (Рис 29) пневматическим инъекционным насосом различных типов. Нагнетание производится, начиная с нижнего пакера до появления инъекционного материала в соседнем пакере. После этого следует перейти к следующему по ходу пакеру и повторить процесс. В монолитных железобетонных конструкциях радиус распространения ремонтной смеси и объем поглощаемого материала может быть самым разнообразным. Иногда материал выступает наружу в совершенно неожиданных местах, проделывая путь на многие метры от места нагнетания (Рис 30). При инъекции бетона наблюдаются слабые потеки в тех местах, где фильтрация происходит по зигзагообразным ходам с явно выраженными и связанными между собой незначительными порами. Бетон в местах фильтрации по своей плотности обычно отличается от бетона в других качественно выполненных местах той же конструкции.
После завершения работ оборудование тщательно промывается специальными составами в соответствии с инструкцией по его эксплуатации, остатки инъекционного материала с поверхности бетона удаляются механически, отверстия заделываются.
БИБЛИОГРАФИЯ
6. Шилин А.А. Ремонт железобетонных изделий. – М.: Горное дело, 2010 – 519 с.
7. ГОСТ 12730.5-2018 Бетоны. Методы определения водонепроницаемости – М.: 2018
8. ГОСТ 12730.3-2020 Бетоны. Методы определения водопоглощения – М.:2020
9. СП 28.13330.2017 Защита строительных конструкций от коррозии – М.: 2017
10. Рибицки Р. Повреждения и дефекты строительных конструкций: Пер. с нем. – М.: Стройиздат, 1982 – 432с.
11. Шилин А.А. Проблемы ремонта железобетонных конструкций / Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), М: 2012
12. Технические рекомендации по применению сухих строительных смесей производства ЗАО «МАПЕИ» для ремонта и защиты бетонных и железобетонных конструкций / НИИЖБ им. А. А. Гвоздева, М: 2010
13. Электронный ресурс. URL: polimerpol.com (vacutec.ru)
14 — ГОСТ Р 56378-2015. Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к ремонтным смесям и адгезионным соединениям контактной зоны при восстановлении конструкций: М.:2015г.
15 ГОСТ 18105-2018 Межгосударственный стандарт. Бетоны. Правила контроля и оценки прочности М.:2018 16. Чемпион С. Дефекты и ремонт бетонных и железобетонных сооружений: Сокр. Пер. с анг. В.Д. Шапиро. – М.:Изд – во Литературы по строительству, 1967