Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ методов определения водонепроницаемости железобетона подземных сооружений 10
1.1. Железобетонные конструкции и условия их эксплуатации 10
1.2. Анализ существующих методов определения водонепроницаемости железобетонных конструкций 13
1.2.1. Методы косвенного определения водонепроницаемости поверхности бетонных конструкций мобильными приборами 13
1.2.2. Методы косвенной оценки водонепроницаемости бетонных конструкций акустическими и ультразвуковыми приборами 19
1.2.3. Методы прямого определения водонепроницаемости поверхностных слоев бетонных конструкций мобильными приборами... 23
1.2.4. Методы прямого определения водонепроницаемости бетона контрольных образцов и кернов стационарными лабораторными установками 31
1.3. Положения теории фильтрации для* определения глубинной водонепроницаемости железобетона подземных сооружений 41
1.4. Основные факторы, влияющие на водонепроницаемость железобетона подземных сооружений и достоверность ее оценки 49
Выводы 56
ГЛАВА 2. Методика оценки водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений в натурных условиях 61
2.1. Принципиальный подход к измерению водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений 61
2.2. Методика определения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений 65
2.3. Обоснование применения алмазного бурения с водяным
охлаждением в сравнении с ударно-вращательным сверлением 73
Выводы 77
ГЛАВА 3. Лабораторные и практические исследования водонепроницаемости железобетона подземных сооружений в натурных условиях и анализ результатов 78
3.1. Определение относительного водосодержания бетона по его электросопротивлению 78
3.2. Определение влияния коэффициента армирования на водонепроницаемость железобетонных конструкций подземных сооружений
3.3. Технологические приемы работы и получения результатов устройством ВБК-1 86
3.4. Натурные исследования водонепроницаемости железобетона подземных сооружений 89
Выводы 100
ГЛАВА 4. Технологические мероприятия, направленные на повышение водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений и оценка эффективности предлагаемых решений 103
4.1. Технологическое решение по повышению долговечности обделки железобетонных конструкций подземных сооружений в случае отказа первичной внешней изоляции 103
4.2. Технологические мероприятия, направленные на повышение водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений 107
4.2.1. Повышение водонепроницаемости бетона конструкций за счет совершенствования первичной защиты 109
4.2.2. Повышение водонепроницаемости бетона за счет мероприятий по вторичной защите 111
4.3. Повышение водонепроницаемости бетона за счет применения первичной защиты (микрокремнезем) 114
4.4. Повышение водонепроницаемости бетона за счет применения вторичной защиты (цементные обмазочные материалы) 121
4.5. Эффективность разработанных мероприятий по улучшению водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений 131
Выводы 137
Заключение 140
Список литературы
- Методы косвенного определения водонепроницаемости поверхности бетонных конструкций мобильными приборами
- Методика определения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений
- Определение влияния коэффициента армирования на водонепроницаемость железобетонных конструкций подземных сооружений
- Технологические мероприятия, направленные на повышение водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений
Введение к работе
Актуальность работы. На сегодняшний день в Москве около 30% строящихся в городе объектов различного назначения имеют подземную часть. Доля подземных сооружений в общей площади объектов, введенных в эксплуатацию за последние пять лет, составляет 8%. За рубежом эта цифра составляет 20-25%. Площадь подземных сооружений, ежегодно вводимых в эксплуатацию в последнее время, в среднем достигает 700 тыс. м2. В период с 2008 по 2010 год по расчетам ГУП «НИиПИ Генплана Москвы» по программе освоения подземного пространства, и основных направлений развития г. Москвы предусматривается строительство подземных сооружений в объеме от 1,8 до 3,0 млн. м .
Строительство современных подземных комплексов сегодня не может вестись без тщательно продуманной и реально функционирующей системы обеспечения контроля качества. Действующие в.настоящее время нормативы не обеспечивают единство подходов к определению водонепроницаемости для оценки соответствия железобетонных конструкций маркам бетона- по этому показателю. Для подземных сооружений в основном используется бетон высоких марок по водонепроницаемости W8-W14, а по факту, с учетом конструктивных дефектов которые всегда имеют место, получается бетон -W2-W4, имеющий остаточный приток воды, во много раз превышающий ожидаемый, причем вода попадает в сооружение не только по швам и стыкам, но и через конструктивный бетон, что приводит к ускоренному фактическому износу сооружений. Так например монолитные участки коллекторных тоннелей имеют проницаемость в 2 раза, очистные сооружения в 1,4 раза более проектной. При этом предполагается, что установленная- проектом водонепроницаемость бетона, например, W8, обеспечивает герметичность конструкции при давлении воды 0,8 МПа, что не соответствует данным практики.
Наиболее перспективные способы оценки водонепроницаемости бетона включены в состав российских и зарубежных стандартов и закреплены
российским ГОСТом 12730.5-84, разработанным научно-исследовательским институтом железобетона (НИИЖБ); швейцарским стандартом для контроля качества бетона на месте проведения работ SN-505-262/1; стандартами ASTM С 120297 и АСІ 228.2R-98, выпущенными Американским обществом по испытанию материалов и Американским институтом бетона, а также патентами на изобретения и полезные модели по данной тематике.
Однако в упомянутых исследованиях рассматривается
водонепроницаемость только защитного поверхностного слоя бетона железобетонной конструкции толщиной до 50 мм, который должен обеспечивать первичную защиту арматуры в бетоне, но после определенного периода эксплуатации поражается хлоридами и двуокисью углерода и требует ремонта. При этом существенное значение на способ и результаты измерений' состояния поверхностного слоя бетона оказывают дефекты конструкции, вынуждающие производить подготовку поверхности к испытаниям. В качестве контрольного слоя принимается защитный, слой бетона по внутренней поверхности подземного сооружения, который, обеспечивает защиту от воздействий внутренней среды. От воздействия внешней среды защищает внешний защитный слой бетона обделки, который недоступен к испытаниям по существующим стандартным методам. Кроме того, в многочисленных рекомендациях по оценке водонепроницаемости отсутствует учет изменения температурных и влажностных факторов эксплуатационной среды и самое главное - они не рассматривают влияние арматурного каркаса на водонепроницаемость конструкции в целом. Способы контроля, основанные на лабораторных исследованиях образцов и их результаты, имеют мало общего с фактическим состоянием конструкций.
Под воздействием различных факторов в процессе строительства и эксплуатации состояние конструкций ухудшается и начинает не соответствовать требуемым значениям. Из чего следует, что необходим периодический контроль водонепроницаемости конструкции из железобетона подземных сооружений по толщине и на протяжении всего срока эксплуатации
объекта. В связи с этим разработка способов оценки и повышения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений является весьма актуальной.
Целью диссертации является установление влияния относительного водосодержания, пористости, коэффициента армирования и температуры окружающей среды на состояние железобетонных конструкций подземных сооружений для разработки способов оценки и повышения их водонепроницаемости, обеспечивающих эксплуатационную надежность объектов на требуемом уровне.
Идея работы заключается в использовании эффекта изменения электросопротивления в функции относительного водосодержания бетона до и после бурения испытательного отверстия для повышения точности оценки состояния железобетонных конструкций в натурных условиях.
Научные положения, выносимые на защиту:
Действенный контроль состояния железобетонных конструкций подземных сооружений независимо от состояния защитного слоя должен осуществляться в натурных условиях прямым способом по толщине конструкции на основе оценки водонепроницаемости, отличающейся комплексным учетом относительного водосодержания, пористости и коэффициента армирования.
Электросопротивление железобетона находится в функции относительного водосодержания по методу Веннера, а требуемая точность измерения водосодержания обеспечивается сопоставлением значений электросопротивления до и после бурения испытательного отверстия «мокрым» способом.
Применение в качестве первичной защиты микрокремнезема железобетонных конструкций обеспечивает максимальный положительный эффект при водоцементном отношении 0,4, а вторичная защита на основе минеральных вяжущих в качестве внутренней гидроизоляции эффективна при
внешнем воздействии воды на подземное сооружение, при этом наиболее целесообразно использование гидроизоляционной мембраны толщиной 3+4 мм.
Научная новизна работы состоит в комплексном учете влияния пористости, относительного водосодержания и коэффициента армирования бетонных конструкций, а также вязкости воды при соответствующей температуре проведения испытаний, независимо от наличия дефектов в защитном слое бетона и глубины его поражения хлоридами и двуокисью углерода, что позволяет объективно контролировать качество бетона по толщине конструкции и повышает точность измерений.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
- использованием современной теории фильтрации жидкости в пористой
среде;
высокой статистической значимостью полученных зависимостей изменения электросопротивления бетона от его относительного водосодержания по методу Веннера, а также водонепроницаемости железобетонных конструкций от их коэффициента армирования;
удовлетворительной сходимостью полученных результатов разработанного способа определения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений в натурных условиях с результатами определения ее существующими нормативными способами;
удовлетворительной сходимостью полученных результатов лабораторных исследований и практических испытаний, полученных на эксплуатирующихся подземных строительных объектах (расхождения не превышают 10-15%);
- результатами практической реализации предложенного способа при
контроле и ремонте железобетонных конструкций подземных сооружений по
текущему состоянию, подтверждающими положительный эффект.
Научное значение работы заключается в установлении зависимостей изменения электросопротивления бетона в железобетонной конструкции от его
относительного водосодержания по методу Венера и водонепроницаемости ее от коэффициента армирования, позволяющих обосновывать значение коэффициента фильтрации определенного подземного сооружения.
Практическое значение работы состоит в:
- разработке способа определения водонепроницаемости по толщине
железобетонных конструкций подземных сооружений в натурных условиях
(патент на изобретение №2285910);
- получении реальных значений водонепроницаемости для железобетона
подземных сооружений по толщине конструкции, позволяющих произвести
сравнительную оценку с проектными значениями, а также обоснованно
выбирать материалы и технологические решения по ремонту с учетом
состояния конструкций и условий эксплуатации объекта (температура воздуха
и влажность бетона) как на стадии строительства, так и в процессе
эксплуатации объекта.
Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты исследований внедрены при разработке рекомендаций и выборе технологических решений по своевременному проведению ремонтных работ и обеспечению безаварийной эксплуатации железобетонных конструкций, находящихся в. ведении МГУП «Мосводоканал».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение: на научных конференциях и симпозиумах в рамках «Неделя горняка» (Москва, 2007); на II Всероссийской (международной) конференции по бетону и железобетону «Бетон и железобетон, пути развития» (Москва, 2005); на научных семинарах кафедры СПСиШ МГТУ (Москва, 2006-2007гг.)
Публикации. Основные выводы и результаты диссертации отражены в 5 публикациях автора, в том числе 1 патенте на изобретение и 2 статьях, опубликованных в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 164 наименований, 4 приложений, 68 рисунков и 26 таблиц.
Методы косвенного определения водонепроницаемости поверхности бетонных конструкций мобильными приборами
При выполнении испытаний контролирующее устройство может располагаться в любом положении на достаточно ровной поверхности. Для обеспечения герметичности необходимо плотное примыкание уплотнений обеих камер к поверхности бетона. В конструкции не должно быть трещин. Расстояние от края испытуемой поверхности конструкции до стенки внешней камеры элемента должно составлять минимум 20 мм. Контролирующее устройство следует устанавливать таким образом, чтобы внутренняя камера не располагалась над арматурным стержнем. Поверхность бетона не должна быть мокрой [16,17].
Отрицательной стороной данного способа измерения газонепроницаемости являются отсутствие соответствующих нормативов, а швейцарский стандарт, используемый для оценки работы данного прибора, дает не количественную оценку водонепроницаемости измерений, а качественную - оценивается качество бетона по 5-ти категориям.
3. Американским стандартом (АСІ) [13] применяется несколько способов оценки водонепроницаемости бетонных конструкций путем определения их воздухопроницаемости.
Способ оценки воздухопроницаемости бетона по методике Фигга (1973г.) заключает в себе сверление в бетоне отверстия диаметром 5,5 мм на глубину 30 мм от поверхности бетона. Отверстие очищается и затыкается пробкой из каучука до глубины 20 мм от плоскости конструкции. Трубой связанной с вакуумным насосом прокалывается каучуковая пробка. Активизируется вакуумный насос, пока давление в отверстии не уменьшится до рекомендуемого значения ниже атмосферного. Клапан закрывается, и поток воздуха в отверстие уменьшает вакуум. Время, чтобы получить требуемое увеличение давления внутри отверстия называют показателем воздушной проницаемости. В оригинале способ Фигга, предписывает создание вакуумного давления -85 кПа, и рекомендует увеличение давления - 5 кПа. В последующей модификации (рис. 1.5) прибор, предназначенный для улучшения точности измерений, имеет диаметр отверстия 10 мм, а глубину - до 40 мм. Предписанное начальное вакуумное давление стало -55 кПа (Cather и др., 1984г.), что позволило использовать ручной вакуумный насос. Манометр Схема модифицированной методики Фигга по определению воздухопроницаемости. В другой измененной форме теста (Dhir и др., 1987), диаметр отверстия был увеличен до 13 мм, глубина отверстия изменилась до 50 мм, а предписанное давление стало составлять -45 кПа.
4. Метод оценки воздухопроницаемости бетона разработанный Шонлином (1987г.) [13] используется для оценки качества поверхностного слоя бетона. Емкость диаметром 50 мм, с внутренней камерой известного объема устанавливается на поверхность конструкции (рис. 1.6).
Вакуумным насосом во внутренней камере создается давление менее -99 кПа. Кран насоса перекрывается, и когда давление в камере устанавливается -95 кПа, начинается замер времени увеличения давления в камере до -70 кПа. Для плотного бетона, производится вакуумное измерение в течении 120 секунд. На основании полученных измерений вычисляется показатель проницаемости поверхности, выраженный в м2/с.
Чтобы достигнуть стандартного уровня влажности, поверхность высушивается горячим воздухом за 5 минут до производства испытаний.
5. Методика «SAF» [13] - испытание поверхности бетона потоком воздуха, взята из нефтяной промышленности для быстрого определения проницаемости породы (Вайтинг и Кади, 1992). Схема устройства приведена нарис. 1.7. К вакуумному насосу
Схема устройства для определения поверхностной воздухопроницаемости бетона по методике «SAF». Вакуумная пластина, с мягким надувным кругом, обеспечивающим воздухонепроницаемую изоляцию, устанавливается на поверхность бетонной конструкции. Для производства измерений необходимо закрыть краны В, С и включить вакуумный насос. Работа насоса настроена таким образом, что вакуумное давление стабилизируется приблизительно при давлении -83 кПа в пределах 15 секунд. Кран В открывается, а кран А закрывается, направляя поток воздуха через расходомер. После 15 секунд, выводятся показания расходомера воздуха. Расход в мл/мин используется как показатель поверхностной воздухопроницаемости.
Эффективная глубина измерения воздухопроницаемости данным способом приблизительно равна 13 мм. Как и в испытаниях по методике Шонлина, в случае высокого влагосодержания поверхность бетона должна быть высушена горячим воздухом.
Для косвенной оценки плотности железобетонных конструкций, а в конечном итоге целостности и водонепроницаемости железобетона подземных сооружений применяется комплекс акустических и ультразвуковых испытаний.
Приборы данной группы предназначены для обнаружения дефектов в железобетонных конструкциях. Во многих случаях на поверхности элемента обнаруживаются разного рода дефекты, кроме того, имеются скрытые внутренние дефекты, из которых наибольшую опасность представляют поры, трещины и пустоты. Иногда такие дефекты образуются под стержнями рабочей арматуры, при укладке бетонной смеси и применении нефракционированного заполнителя больших размеров [18,19].
Акустические методы применяются в научных исследованиях преимущественно на образцах для определения модуля деформации бетона при его твердении, а также при испытании бетона на морозостойкость и определении его плотности и прочности [18,19].
Широкое использование получило измерение затухания колебаний в бетоне. На затухание колебаний значительное влияние оказывает структура бетона. Так, например, повышение В/Ц отношения, которое приводит к снижению плотности и затуханию колебаний.
Методика определения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений
Постоянный рост объемов подземного строительства является одной из основных тенденций, характеризующих современный период строительства в крупных городах. Однако в настоящее время массовый переход к строительству подземных сооружений из монолитного железобетона может иметь негативные последствия, связанные с достаточно низким уровнем качества работ. Єреди основных причин низкого качества строительства подземных, объектов? необходимо выделить следующие:
Во-первых, у большинства строительных организаций отсутствуют достаточный опыт и необходимая технологическая культура монолитного строительства, а также качественное техническое оснащение. Во-вторых, не создана, эффективная научно-обоснованная- система управления качеством железобетонного строительства, включающая систему надежного-технологического контроля проектных характеристик бетона.
Законом РФ «О техническом регулировании» строительные объекты (здания, строения, сооружения) отнесены к видам продукции, обязательные требования к процессам производства и эксплуатации которых должны определяться положениями общих технических регламентов. Введенные в действие 01.01.05г. и развивающие положения данного Федерального закона [108] «Организация строительного производства» расширяют функции производственного контроля качества строительства, выполняемого производителем работ, увеличивают возможности авторского надзора, прописывают задачи технического надзора застройщика, а также регламентируют деятельность органов государственного контроля (надзора) по оценке соответствия процесса строительства и возводимого объекта требованиям законодательства, проектной и нормативной документации.
В связи с этим, одной из важнейших задач совершенствования технологии подземного строительства должна стать разработка надежной системы технологического контроля качества работ, позволяющая с достаточной степенью объективности оценивать необходимые проектные параметры водонепроницаемости железобетонных конструкций в натурных условиях.
Для подземных сооружений все существующие способы оценивают качество защитного слоя бетона (а) внутренних поверхностей (П) обделки, которые не определяют водонепроницаемость конструкции, внешняя сторона (Ш) и бетон сооружения в области (al) не контролируются (см. рис. 2.1). Первостепенно вредное воздействие агрессивных вод проявляется на внешней границе конструкции, тем самым, активируя процесс коррозии арматуры внешнего контура. При этом следует учитывать, что внутренний поверхностный контур сооружения за счет вентиляции объекта как правило более сухой. С внешней стороны происходит постоянное увлажнение обделки, а при расположении объекта в зоне аэрации наблюдается повышенное содержание кислорода и углекислого газа. Учитывая тот факт что внутренний и внешний арматурные каркасы взаимосвязаны, происходит электрохимический процесс коррозии.
Принципиальная схема определения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений в натурных условиях. Имея возможность контролировать водонепроницаемость железобетонных конструкций на внешнем контуре (П1) на ранней стадии эксплуатации, можно контролировать распространение коррозии несущей стальной арматуры. С учетом этого, восстановление проектной водонепроницаемости конструкции на данном участке на ранней стадии обнаружения дефектов позволит сэкономить значительные денежные средства по сравнению с ремонтом объекта находящимся в предаварийном или аварийном состоянии, что порой составляет разницу в 4 8 раз.
С учетом принципиальной схемы для измерения водонепроницаемости по толщине конструкции разработан прибор определения водопоглощения бетонных конструкций (ВБК-1, патент на изобретение №2285910 (Приложение 1), «Устройство для определения водопоглощения строительной конструкции и способ определения водопоглощения строительной конструкции») рис. 2.2.
Принципиальное отличие способа заключается в определении водонепроницаемости железобетонной конструкции на глубину до 40 см через проделанное в ней отверстие, тем самым максимально приближаясь к внешней стороне бетона подземного сооружения. Глубина в 40 см была принята как наиболее частая величина толщин бетонных конструкций подземных сооружений (более 90 %). В основе действия лежит создание низкого давления воды высотой столба около 30 см.
Выбор необходимой величины диаметра испытательного отверстия исходил из сочетания следующих условий: наиболее распространенной фракции крупного заполнителя современного бетона 5-20 мм; рабочая площадь прибора должна обеспечивать минимальное влияние крупного заполнителя на результаты измерений; минимально возможного нарушения целостности конструкции в ходе испытаний; возможность работы в сильно армированных конструкциях без повреждения несущих арматурных стержней (рис. 2.3); возможность отбора керна для определения пористости исследуемого бетона; использование стандартного диаметра алмазных коронок под буровую установку.
Определение влияния коэффициента армирования на водонепроницаемость железобетонных конструкций подземных сооружений
Особенностью разработанного способа определения водонепроницаемости железобетона является бурение испытательного отверстия алмазной коронкой с водяным охлаждением, позволяющий резать бетон без динамических нагрузок [118]. Технология бурения с водяным охлаждением экономически, выгодней воздушного охлаждения в 3-4 раза, а также обеспечивает увеличение скорости буровых работ, снижает износ коронок и искусственную трещиноватость конструкции
Наиболее важным аргументом в пользу применения данной технологии изготовления испытательных шпуров заключается в сохранение естественной трещиноватости железобетонной конструкции. При бурении испытательных отверстий, действие ударного механизма перфоратора может вызывать нарушение целостности бетонного массива вокруг испытываемой области -эффект не поддающийся контролю. В бетоне могут образоваться трещины, которые позволят воде распространяться по ним с большей интенсивностью. Это условие может привести к несоответствию результатов. Таким образом экспериментально требовалось доказать преимущество алмазного бурения по сравнению с ударно-вращательным сверлением перфоратором, что подтверждено лабораторными испытаниями по следующей методике. Эксперимент заключался в сравнительной оценке двух способов производства испытательных отверстий. Результаты изменения водонепроницаемости оценивались прибором ВБК-1 на серии бетонных образцов-кубов (200x200x200 мм) с изготовлением в каждом образце двух отверстий 032 мм (рис. 2.10).
Первое делалось алмазной коронкой, второе перфоратором. После проведения испытаний в первом отверстии образец высушивался до равновесной влажности и замерялось поглощение во втором отверстии. После чего оценивался по коэффициенту вариации наиболее рациональный способ бурения.
Кроме того, в подземной части Гагаринского тоннеля были пробурены контрольные отверстия двумя рассмотренными способами. Опытные результаты показали качественную сходимость с результатами лабораторных исследований.
Технология бурения испытательного отверстия. В бетонной конструкции алмазной коронкой под определенным экспериментально установленным углом просверливается отверстие 032 мм, на необходимую глубину (от 160 до 410 мм в зависимости от толщины конструкции).
В результате многочисленных натурных бурений, был установлен следующий алгоритм подготовки испытательных отверстий. При бурении с применением воды в качестве охлаждающей и промывочной жидкости происходит поверхностное увлажнение бетона по периферии отверстия. Для снижения влияния влаги на процесс измерения водопоглощения бетона конструкции прибором ВБК-1, рекомендуется после достижения расчетной глубины бурения выключить подачу воды, не выключая буровой инструмент. Необходимо продолжать вращение коронки без придания осевого усилия около 30-45: сек. В момент вращения коронки без воды в результате трения поверхности между коронкой и бетоном происходит нагревание. При повышении температуры .происходит частичное испарение влаги в отверстии. При отсутствии осевого давления рабочие зубья коронки не изнашиваются. Далее буровая машинка выключается и вынимается керн. К производству измерения можно приступать через 3-5 минут. За это время происходит значительное испарение влаги из шпура и стабилизация температуры испытываемой Поверхности бетона с окружающей средой.
На основании разработанных полоэюений. по 2 главе была разработана, инструкция по эксплуатации устройства ВБК-1 (Приложение 2).
Устройство ВБК-1 предназначено для определения глубинного водопоглощения железобетонных конструкций подземных, сооружений? в натурных условиях. Для получения достоверных результатов при обработке данных с использованием методов математической статистики минимальное количество испытательных отверстий равняется: пяти [119,120]. Производственные операции выполняются звеном из двух человек. Продолжительность работ сокращается1 при совмещении операций по проведению испытания: прибором ВБК-1 и бурению испытательных отверстий. Восстановление поверхности железобетонной конструкции осуществляется после завершения выполнения операций и работ по определению водонепроницаемости.
Таким образом; измеряя, количество поглощенной воды конструкцией, вычисляем коэффициент фильтрации бетона. Расширение температурно влажностного диапазона использования устройства ВБК-1 для измерения водонепроницаемости железобетона непосредственно в натурных условиях подземных сооружений достигается комплексным учетом пористости, относительного водосодержания и коэффициента армирования конструкций, независимо от состояния поверхностного слоя бетона, а также вязкости воды при соответствующей температуре проведения испытаний.
Технологические мероприятия, направленные на повышение водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений
Покрытия из различных материалов, наносимые на поверхность сооружения или вне его, предназначенные для защиты от проникновения воды и влаги, называются гидроизоляционной мембраной [148].
В системах гидроизоляции, эксплуатирующихся в условиях позитивного и негативного давления воды, сооружаются мембраны, созданные с использованием [148]: металлических листов; рулонных и листовых органических материалов; составов органического происхождения, которые наносятся в жидком состоянии (безрулонных); безрулонных материалов на основе минеральных вяжущих; рулонных и безрулонных материалов на основе бентонитовых глин.
Металлоызоляцш Наиболее известным материалом полностью не проницаемым для воды и водяного пара, является металл. Металлоизоляция может размещаться как со стороны позитивного, так и со стороны негативного давления воды. Лучше всего ее располагать по внутреннему контуру сооружения, но при этом обеспечивать для нее надежную антикоррозионную защиту [148].
Рулонные органические материалы.. Наиболее распространенным способом создания гидроизоляционной мембраны является применение многослойного покрытия из рулонных наплавляемых, оклеечных и механически закрепленных материалов. Материалы наносятся методом-наплавлення, и- их укладка осуществляется внахлестку. Формирование швов между рулонами производится методом тепловой сварки.
Материалы жидкого нанесения. К таким материалам относятся составы, которые имеют низкую вязкость, и которые можно наносить вручную или механизировано на поверхность с целью создания гидроизоляционных мембран [148]. Чаще всего это растворы на основе битумов, каучуков, полиуретанов ш т.п. Из-за того, что они наносятся в- жидком состоянии, решающую роль играет соблюдение проектной толщины слоя; Основным недостатком в применении этих материалов является усадка, которая может привести к разрыву покрытия.
Гидроизоляционные мембраны на минеральном вяжущем.. Материалы данного типа состоят в основном из портландцемента с песком, а также различных добавок. Существует четыре типа материалов [148]:
1. Металлизированные — в состав входит смесь песка и цемента с мелким заполнителем однородного гранулометрического состава и железными опилками. При затворении материала, вода обеспечивает возможность окисления железных опилок. В результате этого происходит коррозионное расширение металлических стружек и эффективная герметизация нанесенного слоя и как следствие предотвращается проникновение воды.
2. Капиллярные (пенетрирующие) - представляют собой составы, в которых используются различные сочетания специальных добавок с песком и цементом. При нанесении на бетон смеси материалов с водой происходит химическая- реакция; вызывающая появлением кристаллических образований в капиллярах-и порах бетона которые предотвращают поступление воды..
3. Обмазочные с уплотняющими добавками - представляют собой смесь песка;, цемента и специальных добавок, которые при: нанесении их подобно штукатурке, но в тонких слоях, набетон обеспечивают водонепроницаемость.
4. Модифицированные полимерами—чаще всего акриловой эмульсией; После отверждения- они обладают эластичными свойствами: и способны перекрывать трещины с раскрытием» до 0 5 мм.
Все;материалы этого класса однотипнышо технологии;нанесения;шуходу за ними; а также эксплуатационным, характеристикам. Однако? за: счет изменяющегося1, гранулометрического состава и использования/ специальных добавок они имеют различную; адгезию к; субстрату,, водонепроницаемость, усадку шт.п.
Гидроизоляционные мембраны на основе бентонитовых глин. Изолирующая способность глин обусловлена: свойством? минералов) увеличиваться в объеме при увлажнении (набухать) и; образовывать, пластичное: тесто, которое: может сохранять заданную ему форму. Такое свойство объясняется; слоистым (чешуйчатым) строением: глинистых частиц!; которые разбухают и увеличиваются в; размерах за счет проникновения; воды в пространство между слоями. Достоинства! и: недостатки основных; типов-гидроизоляционных мембран; [148] представлены в табл. 4.3:
