Перкинс - Железобетонные сооружения. Ремонт гидроизоляция и защита

ПРЕДИСЛОВИЕ

Несмотря на то что отдельные железобетонные сооружения были  построены в конце XIX и начале XX века, железобетон как конструктивный  материал получил широкое распространение лишь после первой мировой войны- Потребности строительства во время второй мировой войны, а также обширные программы строительства и восстановительных работ в послевоенный период привели к тому, что железобетон стал основным материалом для производства несущих конструкций. Сооружения, построенные в 20-е - 30-е годы, уже существуют 40—50 лет, т. е. они появились в период, известный большинству читателей этой книги.

Применение сравнительно нового строительного материала неизбежно выдвигает ранее неизвестные проблемы. При этом возможны и  разочарования. Железобетон в этом смысле не является исключением. Чем  дольше срок службы первых построенных сооружений, тем в большей степени они нуждаются в ремонте и реконструкции.

Хотя методы разработки архитектурных и конструктивных решений зданий в разных странах весьма различны, принципы их ремонта более универсальны. Поэтому автор книги надеется, что она будет интересна широкому кругу специалистов, которые несут ответственность за  эксплуатацию разных типов сооружений с железобетонными конструкциями.

Материалы и рекомендации этой книги отражают точку зрения автора. Однако он в долгу перед своими коллегами из ассоциации цемента и бетона и сотрудниками ряда других фирм, которые специализируются в вопросах восстановления, защиты и гидроизоляции различных железобетонных сооружении. Всем нм автор выражает свою искреннюю  благодарность. Автор также признателен Ассоциации цемента и бетона Австралии и Новой Зеландии за помощь в подготовке глав 1 и 3.

Предисловие к русскому изданию

Бетон и железобетон находит все более широкое применение в  мировой строительной практике. Опыт эксплуатации сооружений и отдельных конструкций из бетона и железобетона показывает, что наряду с  поисками оптимальных проектных решений и методов возведения конструкций надо искать наиболее рациональные приемы и методы их зашиты от внешних воздействий, а также способы ремонта. Автор книги приводит примеры повреждений конструкций, анализирует вызвавшие их причины и дает конкретные рекомендации по ремонту. Ф. Перкинс рассматривает причины дефектов и повреждений конструкции с точки зрения влияния таких факторов, как агрессия (газовая и воздушная), высокие и низкие температуры, механические воздействия (истирание и кавитация) и др.

Несомненным преимуществом книги является то, что в иен делается попытка комплексного подхода к проблеме ремонта конструкций и  сооружений из бетона и железобетона. Автор рассматривает материалы для ремонта—наиболее оптимальные виды цементов, заполнителей, полимерных, пленочных и других материалов. Большое внимание уделено оценке  долговечности и надежности конструкций после ремонта, а также  экономичности того или иного вида ремонта.

Наряду с методами ремонта конструкций жилых, общественных и промышленных зданий рассмотрены также методы ремонта специальных железобетонных сооружений — емкостей для воды и промышленных  жидкостей - морских сооружений, канализационных труб, колодцев и др. 

Таким образом, в книге рассмотрен широкий круг вопросов, посвященных возведению, эксплуатации и ремонту бетонных и железобетонных  сооружений и конструкций, в связи с чем она несомненно будет полезна  работникам, осуществляющим эксплуатацию и ремонт зданий и сооружений.

М. Цитрон, зам. зав. отдела ЦНИИСК им. Кучеренко

ВВЕДЕНИЕ

Существует несколько основных принципов восстановления и ремонта железобетонных сооружений разных конструктивных схем. Цель автора — представить эти принципы в краткой форме, а затем распространить их на различные тины сооружении, рассмотренных в этой книге.

Первые признаки разрушения железобетонных конструкций обычно  проявляются в виде тонких трещин и ржавых пятен и могут сопровождаться выкрашиванием бетона. Эти ржавые пятна и выкрашивание вызываются коррозией (ржавлением) арматуры, образование же трещин может быть обусловлено другими факторами.

Разрушению подвергаются и морские сооружения, если не считать механических повреждении бетона в результате прямого или косвенного воздействия волн. В некоторых сооружениях возможно химическое  воздействие на бетон, что в особых случаях приводит к быстрому его  разрушению.

Ржавые пятна и выкрашивание бетона в связи с коррозией арматуры наблюдаются задолго до разрушения арматуры. Это связанного с тем, что  продукты коррозии (в основном окислы железа) занимают значительно больший объем, чем первоначальный стальной элемент. Разбухание,  сопровождающее образование продуктов коррозии, приводит к возникновению трещин и выкрашиванию защитного слоя бетона. Это означает, что если процесс контролируется, то можно обнаружить повреждения на начальной стадии их развития задолго до того, как разрушение материалов приведет к потере прочности и устойчивости сооружения.

Первый шаг, который необходимо предпринять при обследовании железобетонных конструкций, требующих ремонта, заключается в  установлении причины разрушения. Опыт автора свидетельствует, что в  подавляющем большинстве случаев не существует опасности быстрого  обрушения. Более того, маловероятно, что обрушение произойдет вообще, если, конечно, необходимый ремонт был выполнен своевременно.

Наиболее распространенными причинами разрушения являются  недостаточная толщина защит1гого слоя арматуры, низкое качество бетона, незаделанные трещины от теплового воздействия или усадки бетона. Эти  дефекты усугубляются в некоторых случаях содержащимися в бетоне  хлоридами кальция, ионы которого способствуют коррозн1г арматуры. 

Хлориды в бетоне могут в определенных условиях значительно снизить  долговечность отремонтированных конструкций. В данной монографии под термином «железобетонные конструкции» подразумеваются конструкции из бетона на портландцементе. В некоторых случаях для ремонтных работ рекомендуется глиноземный цемент, и это может вызвать некоторое недоумение в связи с тем, что он не  удовлетворяет требованиям современных нормативных документов по строительству.

Кроме того, все ссылки на этот тип цемента (НАС) исключены из  сборника материалов Научно-исследовательского центра по строительству «Бетон в условиях сульфатсодержащих грунтов и грунтовых вод».

Автор считает, однако, что применение глиноземистого цемента при выполнении определенных ремонтных работ может дать вполне удовлетворительные результаты. Он также ставит вопрос, не были ли слишком поспешными все выводы относительно глиноземистых цементов в  нормативных документах по строительству и официальных публикациях. Автор выражает надежду, что в результате проводимых сейчас  экспериментальных и научно-исследовательских работ запрет на использование этого вида цемента будет снят.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ РЕМОНТЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Выбор материалов, которые можно эффективно  использовать для качественного ремонта железобетонных сооружений, довольно ограничен. Наиболее часто применяются бетон и  раствор, изготовленные из тех же цементов и заполнителей, что и подлежащая ремонту конструкция. В случае разрушения  бетона при химическом воздействии может возникнуть  необходимость в применении другого типа цемента или защитного покрытия.

Разрушение части сооружения после ремонта происходит, как правило, вследствие полной или частичной потери  сцепления между старым и новым бетоном. Прочность такого  сцепления непосредственно связана с качеством подготовки  бетонной поверхности основной конструкции. За последнее время много внимания было уделено разработке вяжущих материалов. Подавляющее большинство бетонных сооружений,  требующих ремонта, имеет арматуру, и коррозия стали играет  весьма существенную роль в разупрочнении этих сооружений. При коррозии черных металлов продукты коррозии занимают  больший объем, чем сам исходный металл. Образование  продуктов коррозии приводит к расслоению части примыкающего к арматуре бетона. Защитные свойства бетона по отношению к стали  имеют большое значение для долговечности арматуры и  сооружения в целом. Качественные бетон и раствор на  портландцементе могут обеспечить постоянную защиту стали благодаря щелочной среде, создаваемой цементным тестом. Эта важная проблема подробно рассматривается в главе 2. Существенное значение имеет выбор материалов для замены поврежденного и расслоившегося бетона и восстановления прочного защитного слоя.

1.1. ТИПЫ ЦЕМЕНТА

В данной книге все цементы делятся на портландцементы и непортландцементы. В строительной промышленности  Великобритании портландцемент потребляется в значительно  больших количествах, чем все другие типы. В 1973 г. на эта цели было затрачено примерно 20 млн. т.

Обыкновенный и быстротвердеющий портландцемент

В Великобритании эти два типа цемента включены в  Британский стандарт BS 12. Они составляют большую часть всех портландцементов, применяемых для ремонта бетонных конструкций, причем преобладает применение обыкновенного портландцемента.

Основное различие между этими двумя типами цемента — скорость нарастания прочности. У быстротвердеющего  портландцемента скорость возрастает в основном вследствие  увеличения тонкости помола; как правило, его удельная  поверхность равна примерно 4300 см2/г. Быстрое твердение  сопровождается увеличением скорости тепловыделения при гидратации, что, в свою очередь, повышает температуру твердеющего  бетона Б течение первых 15—40 ч после укладки. Однако  скорость твердения и выделения тепла при гидратации зависит не только от тонкости помола, но и от химического состава цемента.