Основные способы усиления бетонных и железобетонных конструкций

Существуют два основных метода усиления железобетонных конструкций:

- наращиванием сечений в виде набетонок, обойм и рубашек. Набетонка выполняется с одной стороны, обойма - с четырёх, рубашка - с трёх сторон;

- разгружающими конструкциями с изменением статической схемы работы.

Первый метод требует остановки производственного процесса, а также частичной разгрузки конструкций с целью последующего загружения и включения в работу наращенных элементов. Метод отличается большой трудоёмкостью выполнения, так как связан с мокрыми процессами бетонирования и требует дополнительного времени для набора прочности бетона, хотя и является универсальным методом усиления для железобетонных конструкций.

Второй метод предусматривает включение разгружающей конструкции в совместную работу с усиливаемой конструкцией непосредственно в ходе её установки и не требует остановки производства, что часто является важным фактором.

При ремонте защитного слоя бетона предусматриваются следующие виды работ: заделка отдельных выколов и раковин; замена или восстановление защитного слоя (частичная или сплошная) [9].

При сплошной замене толщина защитного слоя может быть увеличена, но во всех случаях должна быть не менее 3 см в свету для рабочей арматуры и не менее 2 см для хомутов и нерабочей арматуры. Замена защитного слоя бетона производится в тех случаях, когда его свойства понижены, арматура поражена коррозией или защитный слой бетона отслаивается. В этих случаях старый защитный слой подлежит полному удалению, а арматура должна быть очищена от ржавчины. Для укладки нового защитного слоя рекомендуется обычный бетон, но с мелкими фракциями.

Железобетонные рубашки рекомендуется устраивать при значительных разрушениях поверхностного слоя бетона конструкции с целью предохранения сооружения от дальнейшего разрушения.

Для заделки незначительных по протяженности повреждений защитного слоя применяются ручные приемы штукатурных работ с использованием мастерка. Уложенный бетон (раствор) примерно через час смачивают водой, присыпают сухим цементом и заглаживают с помощью кельмы, деревянной или металлической гладилками. При этом глубина выколотых участков, подготавливаемой к ремонту поверхности, не должна сходить на нет к краю выкола, она везде должна быть не менее 1 см. Переход места выкола к неповрежденному защитному слою должен быть сделан ступенькой под углом 90°.

При большом объеме работ наиболее эффективным способом нанесения бетонов является торкретирование, при котором достигается получение очень плотного прочного защитного слоя.

При подготовке поверхности к бетонированию одиночные трещины с шириной раскрытия свыше 1 мм разделываются в виде прямоугольника на глубину и зачеканиваются бетоном. В местах больших отколов бетона и обнажения арматуры устанавливают дополнительную армирующую сетку с размером ячеек от 2,5 до 10 см и диаметром проволоки от 0,5 до 6 мм с прикреплением вновь устанавливаемых сеток к основной арматуре конструкции.

Для увеличения сил сцепления между новым и старым бетоном рекомендуется применять прослойку из эпоксидно-тиоколового клея K-153. При восстановлении защитного слоя с применением эпоксидно-тиоколовой прослойки бетон должен быть уложен до потери липкости клея.

В зависимости от степени развития трещин применяются следующие способы ремонта конструкций:

- устройство защитных пленок и покрытий для ремонта трещиноватых поверхностей, имеющих трещины раскрытием до 0,2 мм;

- герметизация трещин (заполнение их водонепроницаемыми эластичными материалами) для ремонта конструкций, имеющих трещины раскрытием более 0,3 мм;

- поверхностная заделка трещин (устройство герметизирующей накладки, перекрывающей трещину и усиливающей сечение с трещиной) для ремонта конструкций, имеющих сквозные трещины с раскрытием более 0,2 мм;

- прочностная заделка (омоноличивание полости трещины клеющим составом) для ремонта конструкций с трещинами раскрытием более 0,3 мм. Покрытие ремонтируемых поверхностей пленками предназначается для защиты бетона и поверхности конструкции от атмосферной и химической коррозии.

Устройство защитных пленок и покрытий осуществляется путем окраски бетонной поверхности полимерцементными красками или синтетическими лаками.

Герметизация трещин высокоэластичными материалами без восстанов-ления монолитности конструкции предназначается для закрытия доступа влаги и других агентов, вызывающих коррозию, к арматуре, обеспечивая ее сохранность. Герметизация трещин эластичными материалами в виде мастики производится с помощью шприцев.

Прочностная заделка рекомендуется при необходимости одновременно с ликвидацией трещин восстановить монолитность конструкции. Прочностная заделка может быть выполнена с помощью инъецирования эпоксидного состава или цементного раствора в полость трещины. До инъецирования должны быть устроены отверстия и установлены в них ниппели, через которые производится подача клеющего состава. После установки ниппелей трещина по поверхности бетона герметизируется с помощью наклейки стеклоткани, предотвращающей вытекание клеющего состава. Инъецирование начинается с нижнего ниппеля.

Наиболее распространенным способом усиления конструкций является увеличение сечений путем устройства всесторонних обойм или односторонним наращиванием. Этот способ позволяет получить значительное увеличение несущей способности как целых, так и сильно поврежденных элементов. При усилении железобетонных конструкций односторонним увеличением сечения дополнительная арматура приваривается к старой при помощи отгибов, коротышей, наклонных и вертикальных хомутов. Приварку хомутов и коротышей рекомендуется производить при помощи электросварки двойными фланговыми швами.

При наличии местных повреждений в виде одиночных или сконцентрированных на небольшой длине трещин производится местное усиление конструкции по одному из следующих способов: устройство местных хорошо армированных хомутами, отогнутой и продольной арматурой четырехсторонних обойм из железобетона; устройство металлических обойм из вертикальных напрягаемых хомутов.

При наличии вертикальных или косых трещин под хомутами располагаются продольные распределительные уголки, охватывающие поврежденную часть балки. Хомуты покрываются торкретбетоном по металлической сетке или обетонируются.

При усилении колонн обойма армируется продольными стержнями и хомутами или спиральной арматурой. Обойма может быть забетонирована в опалубке или заторкретирована, толщина стенок при обычном бетонировании должна быть не менее 10 см и при торкретировании - 5 см. Углы усиливаемой колонны рекомендуется скалывать. Вверху и внизу колонны на длине, равной наибольшему размеру поперечного сечения колонны, шаг хомутов уменьшается вдвое. При наличии местных повреждений или дефектов у колонн усиливающая обойма может устраиваться в пределах поврежденного участка с перепуском в обе стороны на длину 50 см, но не менее большего размера поперечного сечения.

При усилении железобетонных конструкций наращиванием элементов необходимо со стороны сечения, предназначенной для усиления, сколоть в местах приварки защитный слой бетона и обнажить продольные стержня существующей арматуры до половины их сечения.

После этого поверхность бетона промывается струей воды под напором. Если по каким-либо причинам создать напор не представляется возможным, поверхность бетона после насечки зубилом и обработки щеткой продувается воздухом, чтобы на ней не осталось пыли, и промывается водой.

Поверхность бетона должна влажной вплоть до момента, когда на нее будет нанесен слой нового бетона. Непосредственно перед бетонированием с горизонтальных поверхностей старого бетона должны быть удалены лужицы воды. После этого поверхность бетона покрывается слоем пластичного цементного раствора состава 1:2 толщиной 1-2 мм. Новый бетон должен укладываться не позднее чем через 1,5 часа после укладки раствора.

Обнаженные стержни арматуры должны тщательно очищаться стальными щетками, пескоструйкой и др. способом от загрязнения, ржавчины или окалины. При значительном повреждении стержней старой арматуры коррозией пленка поражения удаляется зубилом или молотком, после чего производится очистка стальной щеткой и подварка новой арматуры. Перед бетонированием стержни арматуры окрашиваются цементным раствором 1:2 толщиной слоя 1-2 мм.

Соединения стальных арматурных стержней (рис. 2.1), имеющие повреждение существующей арматуры коррозией или перенапряжение арматуры, устраняются следующим образом:

Рис. 2.1 Соединение арматурных стержней на сварке при усилении: а, б - с помощью накладок; в - внахлестку; 1 - рабочий стержень; 2 - стыковая накладка; 3 - сварной шов

Опалубка должна конструироваться, таким образом, чтобы была обеспечена возможность постепенного ее наращивания по высоте усиливаемых балок и колонн. При конструировании опалубки должны предусматриваться необходимые зазоры и отверстия в ней, а также специальные лотки для укладки бетона и его уплотнения. За уложенным бетоном или нанесенным слоем торкретбетона обеспечивается соответствующий температурно-влажностный уход.

При слабых повреждениях восстановление конструкций следует производить заделкой трещин, раковин, сколов цементно-песчаным раствором или бетоном с заполнителями мелких фракций с использованием поливинилацетатной эмульсии.

Восстановление железобетонных конструкций при средних и сильных повреждениях следует производить усилением конструктивных элементов или заменой отдельных конструкций новыми.

Билет № 8