Устранение течей через шпонки, швы, трещины и восстановление водонепроницаемости и прочности бетона

Асфальтовые шпонки размером от 0,15x0,15 до 1X1 м ши­роко применяют при сооружении бетонных плотин и других массивных бетонных сооружений, несмотря на то что их полости трудно очищать от строительного мусора, наплывов цементного раствора, стыковать электроды систем обогрева во время мон­тажа и использовать заполнитель из-за его низкой текучести. Некачественное прилегание железобетонных корыт к полости шва вызывает недопустимую фильтрацию в обход шпонки, на­пример через температурно-осадочные швы. Шпонки трудно поддаются ремонту. Наиболее эффективным и сравнительно про- стым способом устранения фильтрации через шпонки является разогрев в них асфальтового материала электрическим током. Этот способ применяли на Усть-Каменогорской, Нижнекамской, Каховской, Днепропетровской и других гидроэлектростанциях. Способы обогрева асфальтовых шпонок, например с помощью пара, горячего воздуха, не всегда дают положительный резуль­тат (Днепровская плотина).

Рис. 11.12. Схема электронагревателя: 1 — электрический кабель; 2 — стержень диаметром 20 мм; 3 — верхняя изолирую­щая втулка; 4 — опора; 5 — подвеска на­гревателя; 6 — наружная труба диаметром 60 мм; 7 — точечная наплавка для крепле­ния изоляторных шайб; 8 — муфта; 9 — изоляторные шайбы; 10 — сварка; 11 — на­конечник. Размеры в м

В случае отказа стационарной обогревательной системы в ас­фальтовой шпонке бурят скважины на всю ее глубину. В каж­дую скважину устанавливают новый электронагреватель, пред­ставляющий собой трубу, внутри которой располагается стер­жень с изоляторами. Затем разогревают шпонку и доливают све­жую горячую мастику. В зимнее время верхнюю часть шпонки можно бурить кольцевой коронкой с выемкой керна. Бурение проводят трехшарошечным долотом с изменяющимся по длине диаметром от 159 до 76 мм с активной промывкой водой с рас­ходом не менее 18 м³/ч. Это позволяет не допускать налипание мастики на буровой инструмент и образование в затрубном про­странстве пробки. При этом необходимо обеспечивать высокую точность положения скважины по длине шпонки, учитывая ма­лую ее ширину и большую глубину. Электронагреватель диамет­ром 40...60 мм изготавливают секциями длиной 3...5 м с резьбо­выми соединениями, позволяющими собрать его целиком на месте в процессе монтажа в скважине (рис. 11.12). При этом выдерживают зазор (3...4 мм) между изоляторами, выполненны­ми в виде шайб толщиной 40 мм из жароустойчивого материала (стеклотекстолит, асбошифер, керамика), и внутренним диамет­ром трубы. При большой длине электронагревателя (10...40 м и более) и изменении температур от 180 до 200 °С стержень удлиняется на несколько десятков сантиметров, поэтому он вме­сте с изоляторами внутри электронагревателя должен иметь сво­бодное перемещение. В отдельных случаях, когда электронагре­ватель не опускается вниз под действием собственного веса, его дожимают домкратами. Однако эту операцию необходимо вы­полнять крайне осторожно, чтобы избежать потери его устойчи­вости. Время разогрева шпонки составляет 2...4 сут в зависимо­сти от температуры наружного воздуха. Цикл работ доливка мастики — подогрев — доливка проводят несколько раз.

Восстановление шпонки с помощью электроподогрева асфаль­товой мастики и уплотнения ее сжатым воздухом показано на рисунке 11.13. В устье шпонки герметично монтируют металли­ческий оголовок, который заанкеривается в бетонный массив на глубину 0,8... 1 м. В битумной мастике бурят скважину, в которую устанавливают электронагреватель, собираемый в процессе монтажа. Прогревают мастику, доводя ее до жидкого состояния.

Затем через штуцер в металлическом оголовке подается сжатый воздух, и под давлением асфальтовая мастика опускается, запол­няя пустоты. По мере необходимости мастику доливают. Изло­женный метод был применен на Усть-Каменогорской ГЭС. Если восстановить шпонку не удается, например из-за сильного засо­рения, то бурят скважину на некотором расстоянии от нее, обо­рудуют электродами и заливают битумной мастикой. В ряде слу­чаев под*й$ёую шпонку используют смотровой колодец.

При нарушении деформационного или деформационно-оса­дочного шва происходит повышенная фильтрация через его уп­лотнение. Кроме того, вода, попавшая в шов, при отрицательных температурах превращается в лед. При этом повышаются мест­ные напряжения, которые могут разрушить бетон. Поэтому швы требуется своевременно ремонтировать в основном одним из двух способов: инъекцией герметизирующих материалов в шов или герметизацией швов оклеечными материалми. В ряде случаев применяют комбинированный способ.

Ремонт поврежденного шва осуществляют следующим обра­зом. Из него удаляют разрушившиеся средства уплотнения (це­ментный или битумный заполнитель, мастику, гнилые доски и т. д.), мелкий заполнитель, пыль и грязь. При необходимости шов разделывают. Затем снимают жировые, битумные или дру­гие материалы, препятствующие адгезии герметизирующего ма­териала с бетоном. В шов закладывают новую просмоленную доску и заливают битумную мастику. Сверху его омоноличивают цементным раствором. Для этих операций применяют пневма­тические или электрические инструменты: отбойные молотки, пескоструйные аппараты, компрессоры, а также ручные приспо­собления: стальные или волосяные щетки, зубила, ломики и др. Закладку новых просмоленных досок и зачеканку швов выпол­няют молотками, кувалдами, ломиками и другими приспособле­ниями. Затем открытую поверхность прокладки смазывают про- тивоадгезионным' составом и инъецируют мастику в шов с по­мощью пневматических или ручных шприцев, шпателями. В ка­честве инъецирующих материалов широко используют тиоколо- вые и другие мастики. В ряде случаев в очищенный и подготов­ленный для ремонта шов путем закатывания специальным роли­ком или с применением металлических лопаток устанавливают прокладки из гернита, пороизола, просмоленной мешковины или войлока и т. п. После разглаживания мастики поверхность гер­метика защищают от воздействия солнечной радиации цемент­ным раствором или алюминиевой краской. Водонепроницаемость шва обеспечивается способностью мастики деформироваться и проявлять адгезию к бетону.

Герметизация швов с помощью армогерметиков оклеечного

Рис. 11.14. Ремонт деформационных швов и трещин бетонных сооружений: о — защитное покрытие подвижной трещины при сухой поверхности бетона; б — то же без разделки трещины; 1 — трещина: 2 — граница разделки трещины; 3 — битумная грунтовка; 4 — защитное битумное покрытие; 5 — щебень; б и 8 — цементный раствор, состав соответственно 1:1 и 2,5: 1; 7 — деревянная или эластичная прокладка; 9 — мастика; 10 — медная пластина; И — пробка из мастики. Размеры в см

типа осуществляется за счет адгезии герметика к бетону и его повышенных деформативных свойств. В качестве армогерметика используют, например, нарезанные полосы из стеклохолста, по­крытого тиоколовой мастикой. Схемы ремонта деформационных швов и подвижных трещин бетонных элементов гидротехниче­ских сооружений, обобщенные Гидропроектом, приведены на рисунке 11.14.

Трещину шириной 1...1.5 см разделывают на глубину 8...10 см шириной 10...12 см — с расширением ее вглубь. Забойную часть обрабатывают битумной грунтовкой и послойно наносят битум­ное покрытие толщиной 2 см. Причем последний слой битумного защитного покрытия обрабатывают щебнем с фракциями до 5…10мм (рис. 11.14,а). Оставшуюся форму разделки вместе с щебнистой поверхностью промазывают цементным раствором 1:1., после чего заполняют обычным цементным раствором и устанавливают деревянную или эластичную прокладку для ос­лабления сечения напротив трещины. Вскрытую арматуру хоро­шо обрабатывают битумной мастикой.

Более широкие трещины (1,5...5 см) ремонтируют, как пока­зано на рисунке 11.14,6. Кромкам швов придают округлое очер­тание, а на внешней грани вдоль трещины на расстоянии от нее

10...15 см пробивают канавки глубиной не менее 5 см. Далее трещины перекрывают пробкой из мастики, затем накладывают и закрепляют медную компенсационную пластину, концы кото­рой заводят в канавки, заполняемые цементным раствором. Про­странство внутри пластинки также заполняют герметизирующей мастикой.

Существуют и другие способы ремонта уплотнений швов и трещин. Так, температурно-осадочный шов шлюза Волгоградской ГЭС ремонтировали путем прикрепления на анкерных болта резиновой прокладки, покрытой металлическим листом шириной около 40 см, а в пространство между прокладкой и бетонной поверхностью заливали асфальтовую мастику. На шлюзе Верх- не-Свирской ГЭС мастику нагнетали в шпонку через скважины, пробуренные под углом около 45°, при этом лицевая сторона шва была замоноличена так же, как в изложенном выше вари­анте. Предлагается заделывать трещины и путем прижатия щи­та с резиновыми прокладками, снабженного штуцером или на­гнетания уплотняющего состава, например полимерного клея или раствора, полимербетона и др.

Восстановление водонепроницаемости и прочности массивно­го бетона больших площадей и объемов выполняют следующи­ми способами: инъекционными (цементацией, смолизацией, си­ликатизацией, введением синтетических латексов и др.), гидро­изоляционными (горячей или холодной мастикой, пленкой, поли­мерными материалами) и комбинированными.

Схемы размещения скважин при инъекции бетона, принятые по данным Гидропроекта, приведены на рисунке 11.15.

При уплотнении трещин и швов применяют в зависимости от конкретных условий одно- или двухстороннюю схему расположе­ния скважин (рис. 11.15,6). Обычно предпочтение отдают двух­сторонней схеме. Глубину скважин принимают: при толщине бе­тона 2 м и более для первой и второй очереди соответственно 1 и 0,5 м; при меньшей толщине бетона ее уменьшают. Скважи­ны располагают под углом 45 или 60° к плоскости поверхности..Диаметр их принимают 32...52 мм и более. Расстояние между ними при односторонней схеме назначают 1 м, а при двухсторон­ней— 2 м. Сплошную инъекцию (рис. 11.15, в) бетона выполня­ют на участках, где практически невозможно выделить отдель­ные трещины. В этом случае глубину скважин принимают в пре- ♦ делах 0,5...5 м и располагают их в шахматном порядке. Скважи­ны бурят колонковыми или пневмоударными станками. При на­личии в массиве бетона отдельных сосредоточенных выходов во­ды скважины располагают группой вокруг них на расстоянии 0,25...1 м. Глубину их назначают в пределах 0,5...2 м. Пр*и этом крайние скважины располагают под углом 5... 10° к центру плос­кости очага (рис. 11.15,г).

В случае, если бетон не только трещиноватый, но и каверноз­ный, для уплотнения его дополнительно используют прижимные плиты.

Область применения инъекционных способов и материалы.для них выбирают в каждом конкретном случае. Швы и трещи­ны с раскрытием более 0,2 мм и удельным водопоглощением свы­ше 0,05 л/(мин-м²) герметизируют с помощью цементации, ис­пользуя различные цементы марок 300...600.

Смолизация заключается в нагнетании в бетон гелеобразных растворов, состоящих из карбамидных смол (иногда с добавка-

Рис. 11.15. Схемы размещения скважин Для уплотнения бетона методом инъекции:

а — на профиле гравитационной плотины; б — при уплотнении фильтрующих трещин и швов; в — при сплошной инъекции поверхности бетона; г — при устранении точечного очага фильтрации; 1 — скважины для уплотнения бетона напорной грани; 2 — скважи­ны для уплотнения бетона низовой грани; 3 — скважины для уплотнения смотровой га­лереи; 4 — скважины I очереди; 5 — скважины II очереди; 6 — фильтрующий шов или трещина; 7 — скважины III очереди. Размеры в м

ми) и щавелевой кислоты. Последняя обладает инертностью по отношению к бетону и металлу. Раствор характеризуется высо­кой адгезией к сырой поверхности бетона. Смолизацию проводят при положительной температуре бетона как самостоятельный способ при удельном водопоглощении бетона 0,1 л/(мин • м²), а также как дополнительный после цементации. Для уплотнения деформационных швов, подвергающихся в процессе эксплуата­ции попеременному раскрытию и сужению, смолизацию выпол­няют раствором на основе смол, модифицированным латексом (смола, щавелевая кислота, синтетический латекс). Существуют

и другие компоненты для смолизации с применением резиновой или асбестовой крошки и др. Синтетические латексы используют отдельно при уплотнении слабофильтрующего бетона, имеющего достаточную прочность.

Силикатизацию (нагнетание жидкого стекла) применя­ют для уплотнения бетона с удельным водопоглощением <0,01 л/(мин*м²), когда в бетоне не закончился еще процесс гидролиза и гидратации цемента (до 3 лет). Ее выполняют как самостоятельный способ или как дополнительное мероприятие после цементации. Для этой цели применяют как чистый сили­кат натрия, так и его растворы. В ряде случаев при силикати­зации используют раствор двух компонентов: силиката натрия- и щавелевой кислоты, служащей отвердителем. Такой вид сили­катизации называют двухрастворным и применяют при удельном водопоглощении менее 0,01 л/(мин*м²) в любом возрасте бетона.

Горячую асфальтовую гидроизоляцию делают при ремонте фильтрующих напорных поверхностей, близких к вертикальным. При этом поверхность должна быть сухой, а максимальное рас­крытие трещин на ней — не более 0,2 мм. Перед гидроизоляцией поверхность выравнивают, очищают, делают на ней насечки и грунтуют разжиженным битумом. Гидроизоляцию наносят в не­сколько (не менее трех) слоев. Толщина одного слоя для ас­фальтового раствора 4...7 мм, для асфальтовой мастики 2...5 мм. Следующий слой наносят только после остывания предыдущего до +5...20°С. По условиям более высокой механической проч­ности асфальтовый раствор предпочтительнее, чем асфальтовая мастика. В асфальтовом растворе содержится 40...45% (по мас­се) песка, чего нет в асфальтовой мастике, состоящей, напри­мер, из битума и порошкообразного волокнистого наполнителя. При отрицательной температуре перед гидроизоляцией бетонную поверхность подогревают.

Холодную гидроизоляцию применяют в основном для закры­тых помещений, не подверженных значительным температурным изменениям. Для повышения трещиностойкости ее армируют мешковиной или стеклосетками. Подробно о технологии нанесе­ния мастик, а также полимерных материалов для гидроизоляции написано в литературе [28].

Применяют также и другие виды гидроизоляции, в том числе пленочную гидроизоляцию с защитой торкретом. Работу выпол­няют следующим образом. Очищают и выравнивают поверх­ность, затем с шагом 1...2,5 м устанавливают анкеры. Оклеива­ют места их установки полиэтиленовой пленкой толщиной 0,2 мм, стабилизированной сажей, а также всю поверхность полиэтиле­новой пленкой на битуме в два слоя. После этого поверхность покрывают слоем битума толщиной 3 мм. Температура битума должна быть не выше 120°С. На анкеры навешивают металли­ческую сетку. По сетке проводят торкретирование толщиной

3 см. В особо ответственных помещениях и в суровых климати­ческих условиях для гидроизоляции применяют эпоксидно-кау­чуковые эмали и другие специальные составы.

Дата добавления: 2015-07-20