Рекомендации по техническому обследованию, ремонту, усилению и защите несущих и ограждающих конструкций спортивных сооружений

(объявлены Приказом Госкомспорта СССР от 03.09.1987 № 496)

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛЕДОВАНИЮ, РЕМОНТУ, УСИЛЕНИЮ И ЗАЩИТЕ НЕСУЩИХ И ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ СПОРТИВНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Рекомендации разработаны Московским ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительным институтом имени В.В. Куйбышева (кафедра испытаний сооружений) совместно с Управлением по использованию спортивных сооружений и оказанию платных услуг Государственного комитета СССР по физической культуре и спорту.

1. Организация испытаний строительных конструкций спортивных сооружений

1.1. Освидетельствование конструкций возведенных спортивных сооружений.

Выбранный объект испытаний освидетельствуется. Для этого изучаются проектная документация, рабочие чертежи, статические расчеты сооружения. Затем проводится ознакомление с актами на скрытые работы. Отмеченные расхождения между проектными решениями и их фактическим выполнением фиксируются в специальных журналах. Сюда же вносятся результаты следующего этапа — наружного осмотра сооружения. Он проводится как визуально, так и с помощью инструментальных измерений. В ходе осмотра проверяются фактические размеры сечений элементов, расчетные пролеты, вертикальность и горизонтальность конструкций, наличие трещин. Последние регистрируются в журнале в виде эскиза, а на сооружении трещины отмечаются тушью с указанием их ширины раскрытия и длины к моменту начала испытаний.

При наружном осмотре сборно-монолитных сооружений особое внимание следует обращать на состояние стыков, анкеровку закладных деталей, замоноличивание швов. На швы следует обращать особое внимание, так как плохое замоноличивание является наиболее распространенной причиной снижения эксплуатационных качеств сооружения.

В ходе наружного осмотра сооружения необходимо выборочно проверить соответствие реального выполнения актам на скрытые работы. В случае отсутствия актов производится частичное вскрытие сооружения и обмер скрытых рабочих элементов. Например, в железобетонных конструкциях в отдельных местах снимают защитный слой и обмеряют уложенную арматуру. В изгибаемых элементах при этом измеряют и толщину защитного слоя.

Заканчивается наружный осмотр общими обмерами сооружения, в ходе которых определяются фактические размеры элементов, их очертания, углы сочленения отдельных элементов между собой. Эти измерения проводятся, как правило, методами инженерной геодезии. Результатом наружного осмотра является реальная расчетная схема сооружения и сечения отдельных его элементов. Необходимо отметить, что в ряде случаев работа сооружения по деформированной схеме значительно отличается от работы по идеальной недеформированной схеме. Поэтому реальное взаимное положение элементов сооружения всегда должно быть в центре внимания испытаний.

Второй составной частью освидетельствования любого спортивного сооружения является определение качества материалов. Одним из методов такой оценки является испытание образцов материала, выборочно изъятых из конструкций сооружений.

Механические испытания образцов материалов, извлеченных из сооружения, должны сочетаться с исследованиями прочности неразрушающими методами контроля.

Таким образом, освидетельствование любого спортивного сооружения складывается из следующих операций, выполняемых полностью или частично в зависимости от поставленных задач и состояния исследуемого объекта:

1. Ознакомление с документацией.

2. Осмотр объекта в натуре.

3. Обмеры — проверка генеральных размеров конструкций и контроль сечений элементов.

4. Выявление, установление характера и регистрация трещин и повреждений.

5. Проверка качества материалов в сооружении и контроль состояния стыков, соединений и швов.

В предварительно напряженных конструкциях приходится определять усилия и напряжения, фактически имеющие место в исследуемых элементах.

В результате освидетельствования с учетом данных соответствующих перерасчетов дается общая оценка состояния сооружения и в случае необходимости решается вопрос о проведении статических и динамических испытаний.

1.2 Ознакомление с документацией. Натурный осмотр объекта.

К изучению документации целесообразно приступать после предварительного осмотра объекта.

При освидетельствовании объектов, находящихся в эксплуатации, должны быть изучены акты передачи в эксплуатацию, паспорт сооружения, журналы эксплуатации, документы о произведенных ремонтах и другие материалы, характеризующие службы сооружения.

Осмотр сооружения является наиболее ответственной частью освидетельствования. Его начинают с установления соответствия между предъявленной документацией и сооружением в натуре. Выявленные расхождения фиксируются, оцениваются, и устанавливаются их причины.

Далее производится детальный осмотр элементов сооружения, начиная с наиболее ответственных: осматриваются опорные части, заделки и соединения и проверяется их состояние и условия работы, осматриваются связи, настилы и прочие элементы, обеспечивающие надлежащую пространственную работу сооружения, и проверяется правильность их опирания и крепления, устанавливается наличие в конструктивных элементах ослаблений и надрезов, сколов и других дефектов, выявляется наличие коррозии, гниения и других повреждений материала, ухудшающих работу конструкций и снижающих несущую способность.

Отмечается визуально наличие осадок, деформирования и взаимных смещений элементов.

По результатам осмотра дается предварительная оценка состояния сооружения в целом и намечается план дальнейшего проведения освидетельствования — инструментальных съемок, проверки качества материала и т.д.

1.3 Проверка геометрических размеров.

1.3.1. Проверка основных геометрических параметров и конфигурации объекта.

При освидетельствовании должны быть проверены следующие основные размеры конструктивной схемы: длины пролетов, высоты колонн и пилонов; горизонтальность перекрытий, соблюдение заданных уклонов, вертикальность несущих элементов.

В сооружениях сравнительно простого очертания и незначительных по размерам контрольные измерения выполняются с помощью стальных рулеток, отвесов, теодолитов, нивелиров и т.д.

При освидетельствовании крупных сооружений сложной конфигурации используются высокоточные геодезические инструменты. Проверки вертикальности производятся высокоточными теодолитами типа Т5, Т10 и инструментами вертикального визирования, позволяющими производить сноску точек по высоте на 100 м с погрешностью, не превышающей +/- 2 м. Для нивелирования применяются нивелиры типа Н1, Н2, НС2, а также гидравлические нивелиры, обеспечивающие высокую точность измерений.

При проверке больших пролетов, как, например, расстояния между центрами опор ферм покрытия в универсальных спортивных залах, манежах и велотреках, применяются светодальномеры типа ЛГ-65, ускоряющие процесс измерения и обеспечивающие точность порядка 1/25000 определяемой длины.

Для фиксации наружных очертаний и размеров исследуемых объектов используется стереофотограммометрическая съемка с помощью камер типа ИФ-1, ИФ-2.

1.3.2 Контроль сечений и проверка очертаний несущих конструкций.

В тех случаях, когда проверяемые элементы доступны для измерений, замеры сечений и проверка очертаний достаточно просты и выполняются обычными техническими средствами. Для ускорения и облегчения измерений используются шаблоны с автоматической фиксацией отклонений от заданных размеров.

Более сложной является задача определения толщины элементов конструкций, доступных при измерениях с одной стороны. Для этих целей используются способы толщинометрии, основанные на неразрушающих методах контроля.

1.4 Выявление и регистрация трещин и других дефектов.

Обнаруженные при осмотре трещины, сколы, раскрытия швов и других соединений должны быть тщательно измерены и отмечены как на самом объекте, так и на схемах.

В строительной практике наиболее распространенным способом наблюдения за трещинами является перекрытие их маяками из гипса, цемента, стекла. При продолжающемся раскрытии и росте трещин маяк лопается, и по ширине образовавшейся в нем щели можно судить об интенсивности развития трещины под маяком.

Ширина раскрытия трещин с большей точностью может быть измерена с помощью трафаретов, индикаторов часового типа, лупы к прибору Польди, оптических микроскопов с измерительной шкалой типа МПБ 2. Длина трещин определяется курвиметрами. Для длительных измерений ширины раскрытия трещин швов и соединений применяют щелемеры электрического принципа действия. В настоящее время также применяется очень перспективный метод акустической эмиссии.

Для определения глубины трещин, выходящих на поверхность, используется ультразвуковой импульсный метод и приборы типа УК-10МК, Бетон-8, Бетон-12.

Необходимо отметить, что поведение трещин, швов, расстройства стыков и соединений являются важными показателями состояния сооружения. Наблюдение за поведением трещин и соединений позволяет своевременно выявлять скрытые нежелательные явления, происходящие в сооружениях, и принимать профилактические меры, не дожидаясь серьезных нарушений работоспособности.

2. Контроль качества материалов

2.1 Общие положения.

Выполняемые при контроле качества материалов операции подразделяются на ряд групп:

1 — определение физико-механических характеристик — прочности, деформативности, модуля упругости, однородности, объемной массы;

2 — дефектоскопия материалов и соединений — нарушения сплошности, посторонние включения, коррозия;

3 — толщинометрия — для конструкций, доступных при измерениях лишь с одной стороны.

В результате проведенных измерений оцениваются фактические физико-механические характеристики материала в данном сооружении и проверяется состояние материала и соединений и соответствие их требованиям эксплуатации.

2.2 Испытания материалов в конструкциях.

2.2.1 Оценка прочности металла.

Наибольшее применение при освидетельствовании имеет прибор Польди ударного действия. Твердость металла определяется по шкале Бринелля.

    Наконечником  прибора  является  шарик  диаметром  D,  равным 10 мм, из
закаленной  стали, дающий отпечаток диаметром d одновременно на исследуемом
металле  и  на стальном эталонном бруске диаметром d  , твердость  которого

                                                эт

эт НВ должна быть заранее определена. Твердость исследуемого металла по Бринеллю определяется выражением:

                                       _______

                                          /2    2
                                    D - \/D  - d
                               эт               эт
                        НВ = НВ   x --------------.

                                       ______

                                          /2    2
                                    D - \/D  - d

    Нахождение  НВ  и  определение прочности и марки металла производятся с

помощью соответствующих таблиц.

2.2.2 Оценка прочности бетона.

    Оценка  прочности  бетона  производится  по  ударному отпечатку либо по
упругому  отскоку.  В  первом случае применяются молоток Кашкарова, молоток
Физделя  и  прибор ХПС. Принцип их действия аналогичен прибору Польди.  При

ударе стальной шарик оставляет на поверхности исследуемого бетона отпечаток

диаметром  d   и   на эталонном стержне  диаметром d  .  Для десяти ударов,
            б                                       эт

нанесенных по исследуемому элементу с удаленным лакокрасочным и штукатурным

покрытием,  определяется  усредненное  отношение d  / d  ; прочность бетона
                                                  б    эт
оценивается  по  градуировочной  зависимости  между   d  / d   и   пределом
                                                       б    эт

прочности бетона на сжатие.

Во втором случае применяется прибор Шмидта. В этих приборах о прочности бетона судят по величине отскока стального бойка, фиксируемого указателем на шкале корпуса прибора.

2.2.3 Применение ультразвукового импульсного метода.

В бетонных и железобетонных сборных и монолитных конструкциях согласно ГОСТ 17624-85 прочность бетона определяется по градуировочным зависимостям между скоростью распространения ультразвуковых волн и прочностью бетона на сжатие, устанавливаемых путем параллельных ультразвуковых и прочностных испытаний образцов бетона, извлеченных из конструкции. При невозможности выемки образцов из эксплуатируемых конструкций ориентировочное определение прочности бетона производится по приведенной в ГОСТ 17624-85 зависимости.

Также с помощью ультразвукового импульсного метода в железобетонных и бетонных конструкциях проводятся контроль однородности бетона, выявление дефектов и определение глубины поверхностных трещин, определение толщины верхнего разрушенного и ослабленного слоя бетона.

В металлических конструкциях ультразвуковым методом проводятся импульсная дефектоскопия сварных соединений, дефектоскопия металла, толщинометрия, при которой определяется не только толщина основного металла, но и толщина защитных покрытий, а также выявляются ослабления сечений коррозией.

В деревянных конструкциях ультразвуковым импульсным методом проводятся проверка физико-механических характеристик, проверка качества и дефектоскопия основного материала конструкций, а также дефектоскопия клеенных соединений и стыков.

2.3 Перерасчет конструкций.

Перерасчет обследованных конструкций проводится в следующих случаях:

при наличии несоответствий между расчетными предпосылками и установленными при освидетельствовании фактическими данными в отношении расчетных схем, нагрузок, размеров, свойств конструкционных материалов;

при наличии дефектов и повреждений, влияющих на несущую способность и деформативность конструкций и сооружений.

По данным перерасчетов устанавливается возможность нормальной эксплуатации сооружения или даются рекомендации о необходимых ограничениях, а также выявляются элементы и соединения, требующие усиления.

2.4 Выводы по результатам освидетельствования.

На основании произведенного освидетельствования и выполненных перерасчетов составляются общая оценка состояния обследованных объектов и заключение о возможности их эксплуатации. Указываются меры, необходимые для приведения и поддержания сооружения в должном состоянии, и требования, которые должны соблюдаться при его эксплуатации.

Выявленные дефекты перечисляются в ведомости дефектов. К ней прикладываются необходимые чертежи, эскизы и фотографии, указываются причины повреждений и степень развития. Особо отмечаются дефекты, требующие немедленного устранения, и указываются рекомендуемые сроки проведения прочих работ.

3. Рекомендации по ремонту и усилению поврежденных несущих и ограждающих конструкций спортивных сооружений

3.1 Ремонт и усиление горизонтальных и наклонных несущих конструкций.

Большинство открытых спортивных сооружений, расположенных в черте города, эксплуатируются в условиях повышенной влажности и значительного содержания агрессивных газообразных сред. Эти факторы, а также температурные перепады постоянно сказываются на несущей способности и долговечности конструкций.

В крытых сооружениях, не снабженных хорошей гидроизоляцией, вследствие протечек также отмечается повышенная влажность, что вызывает интенсивную коррозию как бетона, так и арматуры. Известно, что коррозионные процессы, особенно в присутствии агрессивных сред, вызванных выхлопными газами, работой промышленных предприятий и рядом других факторов, приводят не только к уменьшению рабочего сечения арматуры, но и к увеличению объема прокорродировавшей части до 20 раз по сравнению с первоначальным объемом арматуры. Такое значительное увеличение объема приводит к возникновению в бетоне защитного слоя растягивающих напряжений и, как следствие, к возникновению продольных трещин большой протяженности и ширины раскрытия. По мере развития коррозионных процессов защитный слой в несущих конструкциях полностью разрушается и коррозия затрагивает непосредственно рабочее сечение конструкций, постепенно снижая их несущую способность.

Наиболее интенсивно коррозионные процессы происходят в местах протечек, местах сбора влаги, вызванных некачественной укладкой бетона выравнивающего слоя, в узлах сопряжения вертикальных и горизонтальных конструкций, а также в зонах дефектов.

При визуальном обследовании конструкций ряда спортивных сооружений Москвы и столиц союзных республик были определены узлы и зоны горизонтальных и наклонных несущих конструкций, максимально затронутые коррозией: узлы сопряжения ригелей, балок, прогонов с вертикальными элементами, нижние растянутые грани горизонтальных конструкций и плит перекрытий. Для узлов сопряжения характерны влажные стыки, отслоения штукатурного слоя и коррозия арматурного каркаса узла сопряжения. В ригелях и балках имеются продольные трещины в растянутой зоне защитного слоя шириной раскрытия до 3,0 мм. В ряде конструкций помимо продольных трещин в защитном слое началось развитие вертикальных трещин в середине пролета и наклонных приопорных трещин, т.е. идет разрушение непосредственно рабочего сечения конструкции. На конструкциях отмечены сколы бетона защитного слоя, пятна ржавчины, подтеки в виде сталактитов бело-матового цвета длиной 30 — 40 мм и диаметром в основании до 20 мм.

В плитах и панелях перекрытий подтрибунных пространств также обнаружены продольные коррозионные трещины большой длины и ширины раскрытия, в ряде панелей отмечено полное разрушение защитного слоя опорных ребер, полок, проникновение коррозии в рабочее сечение.

Для металлических разрезных и неразрезных конструкций отмечены значительные поражения коррозионными процессами, особенно в местах их опирания на колонны, внутренние и наружные стены. В ряде объектов отмечалось полное разрушение обетонки и металлических конструкций и ее арматурных каркасов, особенно в узлах опирания балок, а также коррозия закладных деталей.

В крытых спортивных сооружениях, особенно в зимнее время, возникают значительные температурные перепады и соответствующие им температурные деформации. Эти деформации вызывают два типа разрушения узлов сопряжений горизонтальных и вертикальных сборных элементов подтрибунных конструкций и несущего каркаса здания.

Тип 1. Закладные детали горизонтальных элементов, приваренные к закладным деталям вертикальных, недостаточно надежно соединены с арматурным каркасом. Температурные деформации укорочения вызывают их отрыв от тела горизонтальных элементов и, как следствие, образование значительных (до 5,0 — 7,0 мм) швов в узлах сопряжений.

Тип 2. Закладные детали горизонтальных элементов прочно соединены с арматурным каркасом и закладными деталями вертикальных элементов. Температурные деформации укорочения горизонтальных элементов вызывают значительные растягивающие напряжения в консолях и опорных гранях вертикальных элементов, приводящие к образованию в них вертикальных и наклонных силовых сквозных и поверхностных трещин длиной до 70 см и шириной раскрытия до 1,5 мм, швы в узлах сопряжения достигают 4,0 мм.

Оба типа разрушения вызывают необратимые нарушения гидроизоляции и растворной стяжки в узлах сопряжений. В трещины в конструкциях, образовавшиеся под действием температурных деформаций и коррозионных процессов, постоянно попадают газообразные и жидкие агрессивные компоненты, а также влага воздуха, что приводит к постоянной интенсификации процессов коррозии и постоянному уменьшению рабочих сечений арматуры и бетона. Этот процесс может закончиться потерей конструкциями несущей способности.

3.1.1. Ремонт и усиление сборных и монолитных горизонтальных несущих конструкций.

Ремонт и усиление конструкций необходимо проводить в теплое сухое время года для того, чтобы из конструкций и швов между ними испарилась избыточная влага, содержащая вредные примеси и способная ухудшить качество свежего бетона и его сцепление с бетоном ремонтируемых конструкций. Работы должны проводиться с соблюдением требований техники безопасности.

Ремонт несущих горизонтальных конструкций проводится в следующей последовательности:

1. электроперфораторами, отбойными молотками, скарпелями удаляется защитный слой узла сопряжения с вертикальными элементами, газовой сваркой отрезаются и удаляются арматурные каркасы заделки стыков горизонтального и вертикального элементов. Из швов между боковой гранью вертикального элемента и торцом горизонтального удаляется мусор и поверхностный слой прокорродировавшего бетона;

2. скарпелью и молотком удаляются фрагменты отслоившегося бетона защитного слоя и рабочего сечения по всей поверхности ремонтируемой конструкции;

3. пескоструйной установкой обрабатывается вся поверхность ремонтируемой конструкции для полного удаления частиц бетона, поврежденных химической коррозией;

4. пескоструйной установкой обрабатывается узел сопряжения;

5. пескоструйной установкой снимается прокорродировавший слой с поверхности закладных деталей, а также со всей поверхности арматуры конструкции, обнажившейся после удаления отслоившегося бетона;

6. устанавливаются новые арматурные каркасы на узлы сопряжения;

7. арматура и закладные детали, очищенные до металлического блеска, обрабатываются одной из трех антикоррозионных композиций:

а) грунт — битум марки 3 или 4 в бензине 2-го сорта или лак № 411 — нанесение в 2 слоя;

покрытие — лак № 411 — нанесение в 2 слоя;

б) грунт — лак АЛ-177 — нанесение в 2 слоя;

покрытие — лак АЛ-177 — нанесение в 3 слоя;

в) грунт — эмаль ХС-010 — нанесение в 2 слоя;

покрытие — эмаль ПХВ или ХС-710 — нанесение в 2 слоя;

8. через 24 часа после нанесения антикоррозионного покрытия поверхность конструкции торкретируется в два слоя. Для первого слоя (10 — 20 мм) рекомендуются портландцемент класса не ниже В30 и песок не крупнее 5 мм. Для второго слоя (10 — 15 мм), наносимого через 24 часа, применяются пуццолановый портландцемент класса В50 и песок не крупнее 2 — 2,5 мм. В верхний слой торкрета для придания ему большей стойкости в агрессивных средах и гидрофобных свойств вводится раствор битума марки 3 или 4 в бензине 2-го сорта. На 1 кг цемента добавляется 300 г битумного раствора, приготовленного в пропеллерной мешалке путем растворения кускового битума в бензине;

9. верхний слой торкрета разглаживается затиркой для последующей его гидрофобизации или окраски.

Усиление горизонтальных и наклонных несущих конструкций производится в следующей последовательности:

1. выполняются все работы по ремонту конструкции, за исключением установки арматурных каркасов на узел сопряжения и его торкретирования;

2. над швом составного ригеля вскрываются покрытие, гидроизоляция и бетонная стяжка;

3. электроперфораторами расшивается шов между ригелями;

4. под нижнюю грань каждого ригеля устанавливается равнобокий уголок № 90, опирающийся на опорные элементы из уголка № 70, установленные на оголовки колонн (рис. 1 — рисунки не приводятся);

5. в шов между ригелями с шагом 150 см вводится Т-образная пластина (рис. 1, б) с приваренным к ней натяжным болтом;

6. через пластину, уложенную на плиты перекрытий, натяжным болтом напрягают Т-образные пластины, которые плотно прижимают уголки № 90 к граням ригелей и совместно с ними включаются в работу;

7. после достижения предварительного обжатия накладки Т-образных пластин приваривают к уголкам № 90, а сами уголки приваривают к опорным элементам на оголовках вертикальных элементов — колонн, пилонов и т.п.;

8. на узлы сопряжений устанавливают арматурные каркасы;

9. все металлические детали усиления покрывают антикоррозионной композицией согласно п. 7 работ по ремонту несущих горизонтальных конструкций;

10. расшитый шов между ригелями и узел сопряжения торкретируются согласно п. п. 8 и 9 работ по ремонту несущих горизонтальных конструкций;

11. ремонт одиночных горизонтальных элементов производится аналогичным образом с той лишь разницей, что уголки № 90 укладываются на опорные элементы, смонтированные на оголовках колонн, без Т-образных пластин и предварительного обжатия.

3.1.2 Ремонт металлических неразрезных балок.

Ремонт металлических балок проводится в следующей последовательности:

1. электроперфораторами, отбойными молотками или скарпелями удаляется обетонка балок;

2. газовой сваркой удаляются прокорродировавшие металлические хомуты и сетка, по которым на балку была нанесена обетонка;

3. пескоструйной установкой обрабатывается вся поверхность ремонтируемого фрагмента балки и закладных деталей в местах опирания балки на внутренние стены для полного удаления прокорродировавшего слоя металла;

4. балка и закладные детали, очищенные до металлического блеска, обрабатываются антикоррозионным составом согласно п. 7 работ по ремонту несущих горизонтальных конструкций;

5. на балку газовой или электросваркой устанавливаются хомуты и сетка для нанесения торкрета;

6. установленные хомуты и сетка и места их сварки между собой и с балкой покрываются антикоррозионным составом;

7. через 24 часа после нанесения антикоррозионного покрытия поверхность балки торкретируется в 2 слоя согласно п. п. 8 и 9 работ по ремонту несущих горизонтальных конструкций.

3.1.3 Ремонт плит перекрытий и пандусов.

Ремонт сборных железобетонных плит перекрытий проводится в следующей последовательности:

1. электроперфораторами, отбойными молотками или скарпелями удаляется отслоившийся прокорродировавший бетон защитного слоя в ребрах и полках плит перекрытий по всей их поверхности;

2. пескоструйной установкой обрабатывается вся поверхность ремонтируемой конструкции для полного удаления частиц бетона, поврежденных химической коррозией;

3. пескоструйной установкой снимается прокорродировавший слой с поверхности арматуры, обнажившейся после удаления отслоившегося бетона;

4. арматура, очищенная до металлического блеска, обрабатывается антикоррозионным составом согласно п. 7 работ по ремонту несущих горизонтальных конструкций;

5. через 24 часа после нанесения антикоррозионного покрытия поверхность конструкции торкретируется и обрабатывается согласно п. п. 8 и 9 работ по ремонту несущих горизонтальных конструкций.

3.2 Ремонт и усиление сборных металлических и железобетонных колонн.

3.2.1 Ремонт сборных металлических колонн.

Ремонт металлических колонн проводится в следующей последовательности:

1. отбойными молотками, электроперфораторами вскрывается покрытие площадью 1,0 х 1,0 м вокруг колонн до гидроизоляции;

2. отбойными молотками, электроперфораторами удаляются зоны отслоившейся, трещиноватой и прокорродировавшей обетонки тела колонны, а также защитный слой стыка колонны и ригелей (при необходимости, если он затронут коррозией);

3. газовой сваркой удаляются прокорродировавшие хомуты и сетка на теле колонны и арматурный каркас на стыке колонны и ригелей;

4. пескоструйной установкой удаляется прокорродировавший слой металла с поверхности колонны, а также обрабатывается вся поверхность оставшейся обетонки для удаления частиц бетона, поврежденных химической коррозией;

5. на стык колонны и ригеля устанавливается арматурный каркас;

6. на тело колонны привариваются хомуты и сетка для нанесения торкрета;

7. все металлические детали, места их сварки и тело колонны, очищенные до металлического блеска, покрываются антикоррозионным составом согласно п. 7 работ по ремонту несущих горизонтальных конструкций;

8. через 24 часа после нанесения антикоррозионного покрытия поверхность конструкции и стык с ригелями торкретируются и обрабатываются согласно п. п. 8 и 9 работ по ремонту несущих горизонтальных конструкций.

3.2.2 Ремонт и усиление сборных железобетонных колонн.

Ремонт сборных железобетонных колонн производится в следующей последовательности:

1. отбойными молотками, электроперфораторами вскрывается покрытие площадью 1,0 х 1,0 м вокруг колонн до гидроизоляции;

2. отбойными молотками, электроперфораторами удаляются защитный слой стыка колонны с ригелями и фрагменты отслоившегося засоленного бетона защитного слоя и рабочего сечения колонны по всей поверхности ремонтируемой конструкции;

3. газовой сваркой удаляется арматурный каркас на стыке колонны и ригелей;

4. расшивается шов между боковой гранью колонны и торцом ригеля, и из него удаляется мусор;

5. пескоструйной установкой обрабатывается вся поверхность ремонтируемой конструкции и стыка для полного удаления частиц бетона, поврежденных химической коррозией, и прокорродировавшего слоя металла с поверхности обнажившейся арматуры;

6. устанавливается арматурный каркас на стык колонны и ригелей;

7. все металлические детали и арматура, очищенные до металлического блеска, покрываются антикоррозионным составом согласно п. 7 работ по ремонту несущих горизонтальных конструкций;

8. через 24 часа после нанесения антикоррозионного покрытия поверхность конструкции и стык с ригелями торкретируются и обрабатываются согласно п. п. 8 и 9 работ по ремонту несущих горизонтальных конструкций.

Усиление железобетонных колонн производится в следующей последовательности:

1. выполняются все работы по ремонту колонны, за исключением установки арматурного каркаса на стык колонны с ригелями и торкретирования стыка;

2. из уголков № 70 сваривается металлическая обойма, составная по высоте, с опорными элементами, с гайками на концах стыкуемых частей обоймы (рис. 2);

3. металлическая обойма устанавливается по граням колонны, через гайки на опорных элементах пропускаются натяжные болты с разносторонней резьбой на концах;

4. для включения обоймы в работу совместно с колонной на сжатие ее предварительно напрягают натяжными болтами;

5. после достижения требуемого предварительного напряжения стержней обоймы их закрепляют сваркой с помощью накладных планок, а монтажные скрутки удаляют;

6. к верхним опорным элементам газовой сваркой приваривают уголки № 90 для усиления ригелей (если они предусмотрены);

7. устанавливается арматурный каркас на стык колонны с ригелями;

8. все металлические детали усиления, очищенные до металлического блеска, обрабатываются антикоррозионным составом согласно п. 7 работы по ремонту несущих горизонтальных конструкций;

9. стык колонны с ригелями и тело колонны с обоймой усиления торкретируются и обрабатываются согласно п. п. 8 и 9 работ по ремонту несущих горизонтальных конструкций.

3.3 Ремонт гидроизоляции перекрытий и устройство покрытий.

3.3.1 Ремонт гидроизоляции перекрытий.

Ремонт гидроизоляции вокруг отремонтированных и усиленных сборных железобетонных и металлических колонн начинают с восстановления бетонной стяжки под гидроизоляцией, которую выполняют из плотного бетона В20 с добавлением 10% от объема бетона поливинилацетатной водной эмульсии (ПВАЭ). Уложенная стяжка обязательно уплотняется поверхностным вибратором.

Гидроизоляция выполняется из листовых материалов — гидроизола Ги-1, толя ТГ-350, уложенных в 2 слоя вперехлест на горячих битумных (МБК-Г-75) или гудрокамовых (МГ-Г-70) мастиках. Гидроизоляция обязательно должна быть заведена вертикально на тело колонны и закреплена там для предотвращения протекания влаги сквозь щели между колонной и плитами перекрытий. Гидроизоляция также должна быть уложена внахлест на старую неповрежденную гидроизоляцию вокруг колонны. Места стыков гидроизоляции должны быть тщательно залиты мастикой. На канализационные стояки должны быть надеты водоотбойные гильзы. Аналогичным образом восстанавливается гидроизоляция над усиленными ригелями.

Перед восстановлением гидроизоляции необходимо полностью закончить все работы по устройству межэтажных коммуникаций во избежание ее повторных нарушений.

Последовательность ремонтных работ следующая:

1. выравнивается цементным раствором с добавлением 10% от объема раствора эмульсии ПВА стяжка под гидроизоляцией, заделываются все отверстия, поры, трещины;

2. стяжка высушивается, с нее удаляются мусор и пыль и наносится слой горячей мастики МБК-Г-75 или МГ-Г-70;

3. по слою мастики внахлест между собой и неповрежденным краем старой гидроизоляции укладываются толь или гидроизол с обязательным заведением их вертикально на внутренние стены сооружений. Коробчатая форма гидроизоляции препятствует проникновению влаги на вертикальные элементы сооружений;

4. на уложенный листовой материал наносится слой мастики, и по нему внахлест на первый слой укладывается второй слой материала; на него вновь наносится горячая мастика.

3.3.2 Устройство покрытий.

Для устройства покрытий вокруг отремонтированных и усиленных колонн и ригелей достаточно по восстановленной гидроизоляции уложить плотный бетон В20 с добавлением 10% от объема бетона эмульсии ПВА, тщательно его уплотнить поверхностным вибратором и уложить на него бетонные плитки покрытия с тщательной разделкой швов.

В качестве покрытия, стойкого к различным типам коррозии и истирающим воздействиям, предлагаются три варианта:

I вариант — тяжелый бетон класса В40.

При приготовлении в этот бетон добавляются 10% от объема бетона эмульсии ПВА, гранитный, биабазовый или аналогичный по прочности заполнитель и дисперсная арматура (слоистый стеклопластик длиной 10 см, рубленая проволока марки В-1 длиной 10 см) — 5% от объема приготовленного бетона. Свежеуложенный бетон тщательно уплотняется поверхностным вибратором в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Через 24 часа после укладки покрытие железнится.

Стоимость 1 куб. м бетона — 35 — 40 руб.

II вариант — шлакощелочной бетон класса В40.

При приготовлении бетона в него добавляются — 20% от объема — следующие компоненты:

содощелочной сплав (метасиликат — жидкое стекло) — 3 - 12% <*>;

портландцемент — 1 - 9%;

гранулированный доменный шлак — 79 — 96%.

---

<*> Проценты берутся от 100% объема трех компонентов, которые в сумме составляют 20% от объема бетона.

При затворении бетона вода в него не добавляется, технология его приготовления стандартная. Укладывается бетон на гидроизоляцию и уплотняется аналогично I варианту. Введение доменного шлака и содощелочного сплава в 8 — 12 раз повышает коррозионную стойкость бетона и в 5 — 8 истирающую. Прочность на сжатие повышается до 100 МПа, т.е. в 3 раза выше, чем у бетона I варианта.

Стоимость 1 куб. м бетона — 50 — 60 руб.

III вариант — бетонполимер класса В40.

При приготовлении бетона применяются низкоалюминатный портландцемент марки 500, гидрофобный и пластифицированный с помощью введения добавки ГКЖ-94 в 0,2% от массы цемента. Бетон должен хорошо сопротивляться действию истирания. При прочности бетона выше величины, называемой «порогом выкрашивания» и равной 30 — 40 МПа, основным фактором, влияющим на истираемость, является твердость заполнителя. Твердые заполнители изготовляют из гранитов, диоритов, металлургических шлаков.

При затворении бетона водой в него добавляют водорастворимую эпоксиаминную смолу Э-89 (ТУ № 30-12522-63) или эпоксидную смолу ДЭГ-1 (СТУ № 30-14339-65) в 1,5% от массы цемента. Свежеуложенный бетон уплотняется поверхностным вибратором. Для улучшения твердости и износостойкости верхнего слоя покрытия применяется способ втрамбовывания в свежеуложенный бетон порошка, приготовленного из твердых материалов — корунда, карборунда.

Стоимость 1 куб. м бетона — 70 — 80 руб.

4. Рекомендации по защите несущих конструкций от химической коррозии

4.1 Идентификация видов коррозии.

Типичные измененные под действием внешних воздействий участки конструкций были исследованы иммерсионным методом с помощью микроскопа МИН-8.

В трех случаях — высолы, подтеки и сталактиты — обнаружены мелкокристаллические вторичные образования карбоната кальция и хлорида натрия. Следует подчеркнуть, что места их образования находятся в области длительной фильтрации влаги сквозь толщу бетона, то есть там, где нарушена гидроизоляция.

    Химический  анализ  перерожденных  бетонных  проб показал наличие ионов
  -2                               -2           -1
CO  , небольшое количество ионов SO   и ионов Cl  .
  3                                4

Анализ влаги показал, что кислотная концентрация, выраженная водородным

                                                        -2      -1
радикалом  pH,  составляет 8,5. В пробе отмечены ионы SO    и Cl  . Следует

                                                    4

также  учесть состав выхлопных газов, содержащих в различном количестве CO,
NO,  NO ,  Pb,  Sb  и  повышенное количество двуокиси углерода CO , а также
       2                                                         2

повышенную влажность, достигающую 85%.

Все перечисленные факторы позволяют сделать вывод о том, что вид коррозии железобетонных конструкций — комбинированный. Причем доминирующими являются процессы коррозии, вызванные действием жидкой среды, способной растворять компоненты цементного камня и выносить их из структуры бетона (коррозия I вида), и коррозия, при которой происходят химические взаимодействия — обменные реакции между компонентами цементного камня и раствора. Образующиеся продукты реакции легкорастворимы и выносятся из структуры в результате диффузии или фильтрационным потоком (коррозия II вида). Среда — слабоагрессивная.

Основной причиной интенсивной коррозии арматуры явилось проникновение в бетон хлористых солей. Граница распространения ржавчины на арматуре практически совпадает с границей высолов и продольных трещин в защитном слое. Сопутствующей в данном случае причиной коррозии арматуры является карбонизация бетона.

4.2 Защита железобетонных конструкций.

Агрессивность внешней среды вызвала коррозию бетона и арматуры, в результате которой железобетонные конструкции не смогут удовлетворять требованиям по несущей способности, деформативности и проницаемости в течение заданного срока эксплуатации сооружений. Задача защиты — не допустить или ограничить возможность контакта агрессивной среды и железобетона, т.е. защитные покрытия выполняют роль изолирующей прослойки между бетоном и агрессивной средой. Сохранность защитных свойств таких материалов меньше сроков службы железобетонных конструкций, и поэтому покрытия требуют периодического возобновления. Для защиты применяют гидрофобизирующие лакокрасочные, оклеечные, облицовочные и футеровочные материалы в различных сочетаниях.

Специфические свойства бетона определяют ряд особенностей защиты бетонных и железобетонных конструкций. Шероховатость и пористость бетона создают условия для образования и удержания в микрокапиллярах бетонной поверхности пленки адсорбированной влаги в количествах, превышающих допустимые, и обеспечивают проникновение кислых газов в тело бетона.

При защите бетонных поверхностей большое, часто определяющее, значение для качества защитного покрытия имеет подготовка поверхности.

4.2.1 Подготовка поверхности бетонных и железобетонных конструкций.

Перед нанесением защитных покрытий поверхность бетонных и железобетонных конструкций очищают от всякого рода загрязнений и краски, выравнивают при помощи ручных и механизированных (песко- и дробеструйных) инструментов (шлифовальных машин и т.д.), обеспыливают. Жировые загрязнения удаляются растворителем, солеобразования — чистой водой, продукты взаимодействия с кислотами — 4 - 5-процентным раствором кальцинированной соды. Затем бетонные поверхности вновь промывают водой. Все раковины и трещины должны быть заделаны бетоном или раствором одинакового состава с конструкцией с последующим выравниванием. Железобетонные элементы, устанавливаемые вновь, целесообразно готовить из бетона нормальной плотности (марка по водонепроницаемости В-4). Толщина защитного слоя должна быть не менее 20 мм.

4.2.2 Гидрофобизация.

Эффективным видом защиты бетона от увлажнения водой и водными растворами солей является гидрофобизация его поверхности. Наиболее широко для этой цели применяются кремнийорганические материалы: метилсиликонаты и этилсиликонаты натрия (ГКЖ-10 и ГКЖ-11) — и обладающий наибольшим гидрофобизирующим эффектом полиэтилгидросилоксан (ГКЖ-94). Предполагается, что кремнийорганические соединения, осаждаясь на поверхности бетона, стенках пор и капилляров, адсорбируются и затем химически взаимодействуют с гидроксильными группами, оксидами и гидрооксидами, входящими в состав минералов цементного камня. Образуется тончайшая пленка, в которой силоксановая связь кремний — кислород ориентирована к поверхности цементного камня бетона, а органический радикал — в противоположную сторону. Такая ориентация и создает водоотталкивание.

Гидрофобизующие составы получают, растворяя кремнийорганические соединения в растворителях или приготовляя водную эмульсию. Эти растворы благодаря низкой вязкости легко проникают в бетон на глубину от 2 до 10 мм и после испарения растворителя образуют на поверхности пор цементного камня пленку. Для бетона обычной плотности оптимальными являются 4 — 5-процентные водные растворы. Гидрофобная пленка образуется уже через 2 — 5 часов после нанесения, а устойчивые водоотталкивающие свойства бетон приобретает в течение 5 суток. Воздухо- и паропроницаемость гидрофобизованного бетона изменяются незначительно, омическое сопротивление гидрофобного слоя увеличивается в 3 — 6 раз. После гидрофобизации наблюдается практически полная изоляция анодных участков стали в плотном бетоне, имеющем трещины раскрытия до 0,6 мм на уровне арматуры.

Со временем в результате воздействия ультрафиолетового облучения и запыления поверхностей конструкций эффект несмачивания снижается, но подповерхностные слои бетона длительно сохраняют гидрофобность и предохраняют бетон от смачивания.

Гидрофобизующий раствор на воздушно-сухие подготовленные поверхности наносят без пропусков и подтеков послойно краскораспылителем, а при небольших объемах — кистью. Сушат гидрофобизованную поверхность в течение 48 часов, при этом поверхность необходимо предохранять от увлажнения.

Гидрофобизация хотя и не защищает от действия газовых агрессивных сред, но уменьшает степень их опасности, так как создает на поверхности конструкций слой, не подвергающийся действию агрессивного газа и препятствующий движению газа внутри бетона. Эффективность и долговечность водоотталкивающих покрытий зависит от большого количества факторов, поэтому эффективность гидрофобизаторов определяется в каждом конкретном случае. В данном случае можно порекомендовать обработать поверхности конструкций в местах, где контакт с водой наиболее вероятен.

Ориентировочный расход гидрофобизатора — 250 — 300 г/кв. м, действие (срок службы) защитного покрытия — не менее 6 лет, стоимость 1 кг — 4 руб. Количество слоев зависит от пористости бетона. Обычное нанесение — 1 - 3 слоя, срок подсушки между нанесением слоев — 2 часа.

4.2.3 Лакокрасочные покрытия.

Вторым способом защиты железобетонных конструкций могут быть лакокрасочные покрытия. Эти покрытия имеют сравнительно высокую химическую стойкость, возможность нанесения на поверхность сложных конфигураций, богатую цветовую гамму, простоту возобновления и ремонта. Лакокрасочные покрытия обладают наибольшей адгезией к бетонной подложке при ее влажности менее 5%.

Перхлорвиниловые лакокрасочные материалы имеют невысокую вязкость 20 — 30 с по ВЗ-4 при 18 — 20 °С, укрывистость — 30 — 60 г/кв. м (по сухой пленке). На бетонную поверхность эти материалы наносятся краскораспылителями или кистью. Толщина одного слоя — 20 — 25 мм. В агрессивных средах требуется 2 — 3-слойное покрытие.

Время сушки каждого слоя при 18 — 22 °С — 1 - 4 часа.

Данные покрытия надежно защищают железобетонные конструкции в парогазовых средах в течение 3 — 5 лет.

Возможно применение холодного битумного лака № 411 при 2 — 3-кратном нанесении. В качестве грунта — битум в бензине или лак № 411 (однократное нанесение).

В данном случае можно рекомендовать следующие типы защитных композиций.

Таблица

Грунт	Покрывный слой	Толщина, мкм
Защитные покрытия
Лак ХВ-784 — 2 слоя	Эмали ХВ-1100, ХВ-1120, ХВ-113 — 3 слоя	100 — 150
Лаки ЭП-55, ЭП-741 — 1 слой	Эмали ЭП-773, ЭП-56 — 1 слой Шпатлевки ЭП-0010, ЭП-0020 — 1 слой	100 — 150
Лак К-4 — 1 слой	Эмали К-4-172, КО-174 — 1 слой	100 — 150
Эмульсия ПВАД — 1 слой Эмульсии ГКЖ-10, ГКЖ-11 — 1 слой	Краска СВМЦ — 1 слой Краски ПВАЦ, СВЭЦ	500
Защитно-отделочные покрытия
Лак ХВ-781 — 1 слой	Эмали ХВ-785, ХС-710, ХВ-1120 — 1 слой	150 — 200
Лак ХС-76 — 1 слой	Смесь эмали ХВ-785 с лаком ХВ-784 в соотношении 1:1 — 1 слой	150 — 200
Лак ХС-724 — 1 слой	Эмаль ХС-759 — 1 слой	150 — 200

---