МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА РСФСР ГЛАВСРЕД У РАЛ СТРОП Трест ОРГТЕХСТРОП

Утверждал.

Здм. начальника Тс\ьнчс:>..ко управления ГлзвсрсдурзлстрстТ ;

А Л Е П М А иШ

28 июля i%6 г

ВРЕМЕННЫЕ • ТЕХНИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ЗАДЕЛКЕ ТРЕЩИН В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ СПОСОБОМ ИНЪЕКЦИИ

Свердловск 1967

чикается расслоение раствора. Для предотвращения этого яцле-кии применяют циркуляционный способ цементации {рис. I, б), при котором часть раствора из ииьекгора возвращается по об¹ ратному шлангу в приемный бункер растворов a coca.

Оборудование для цементации

Для успешной цементации необходимо следующее оборудование: мешалки для приготовления инъекционного раствора. насосы, шгьекторы и система шлангов с арматурой к ним.

М ешплкн для приготовления инъекционк ы х смесей. Приготовление инъекционного раствора должно про-

изводиться только п механических мешалках. Механическое ле ремешннаиие обеспечивает высокое качество раствора — снижа ет его рассланваемость и вязкость, повышает прочность по сраз нению с ручным перемешиванием. Для приготовления ииъекци

J

итого растпора могут применятся следующие мбханн.»мы: установка Союздор! 11III (UV-I00). растворомешалки - нагнета-тели Мостоотрядов .V? I. 2 н др.

Для приготовления н нагнетания инъекционного раствора целесообразно применят!. специальный агрегат, ра фпГютлшмп НИИЖБом ⁹ (рис. 2).

Агрегат смонтирован на механической мешалки; резервуара для готового раствора и насоса.

При отсутствии специального агрегата для приготовления инъекционного раствора можно изготовить в мастерской завода ¹

или на полигоне более простую Мешалку (рис. 3). В такой ”. шллке лопастям пропеллерного типа может бить при."аяа скорость вращения до 1000 -1500 об/мин. что улучшит перемешивание.

Насосы для нагнетания инъекционных с м с с ем. Б приведенных выше агрегатах для нагнетания применяв гои ручные насосы (табл. 1). Применение ручных растворонзеорой

целесообразно лишь при небольших объемах работ При необходимости провести большое количество инъекционных работ ¹з¹> короткое время целесообразнее применять механические раство ронасосы (табл. 2).

Исследования показывают, что с целью предупреждения расслаивания раствора и шлангах наиболее целесообразно нагнетание растворов производить при помощи пневмонз! нстазелей (табл. 3), получающих сжатый воздух от передвижных компрессоров (табл. 4) и дающих возможность добиться установившегося режима движения раствора в шлангах, однако возможные прорывы воздуха в скважину снижают надежность цементации '

И нъекторы и с и с т е м а ш л а и г о в. Ясс применяв мыв ъ настоящее время икъокторм можно подразделить, coon.-тег¹ пенно двум технологическим схемам цементации (см. рис, I). н;: нажимные (рис. 4, а\ 5. а, а) и циркуляционные (рис. 4, б; 5, 0}. Кроме того, ннъекторы разделяются на трубчатые (глубинные) и ²

поверхностные. Трубчатые ины'кторы закрепляются в скважи г-' при помощи резинового уплотнителя, а поверхностные требуют для крепления каких-либо приспособлении Устройство трубчатого инъектора показано на рис. 4 ³. После вподелнл уплотните./:; чнъ-с-ктора в скважину навинчивают гайку 7. которая черс» трубку б нажимает па уплотнитель •/. Укорачиваясь в осевом направлении и вследствие этого расширяясь в радиальном, уплотнитель прочно закрепляет инъектор в скважине.

Скважина в бетоне для трубчатого директора должна быть диаметром на 2- 3 мм более наружного диаметра уплотнителя, iлубяной не менее 2—3 диаметров.

Для устройства скважины можно использовать электросое! -лилки. электромолотки, пневматические молотки и перфораторы

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В железобетонных конструкциях в процессе их изготовления, гранспортл, монтажи и эксплуатации иногда появляются тре* щииы.

Если пслсд за появлением и развитием трс/цин с растянутое бетоне произойдет разрушение бетона о сжатой зоне, или в нем начнется развитие опасных, нелинейных деформаций ползучести. или, наконец, произойдет выдергивание растянутой эрмату-ры. то можно считать, что для конструкции или ее сечения наступило первое предельное состояние, т. е. разрушение. Но само по себе появление или даже широкое раскрытие третий в Сетоне далеко не всегда означает наступление первого предельного со-' стояния.

Тем нс менее трещины ухудшают эксплуатационные качества конструкции, могут служить причиной коррозии арматуры, а в отдельных случаях способны принести к тому, что конструкция

*    вообще перестает удовлетворять своему назначению. В таких случаях принято считать, что'наступило третье предельное состояние конструкции (второе предельное состояние характеризуется, как известно, недопустимо большими деформациями).

Строительные нормы и правила (СНиП П-В.1-02) придаю: третьему предельному состоянию железобетонных конструкций серьезное значение, в них приведены подробные указания а о выполнению специальных расчетов, имеющих целью обезопасить конструкции от появления или недопустимо широкого раскрыта.? трещин. Расчет на появление (лучше сказать — на непоявление) трешин принято называть расчетом на трещииообразова-пне; расчет, преследующий цель ограничить ширину раскрытия трещин, — расчетом на раскрытие трещин.

В обычных железобетонных конструкциях, кс имеющих пред*

•    варительио напряженной арматуры, в зонах, испытывающих растягивающие напряжения, избежать появления хотя бы мелких, волосных трещин г» большинстве случаев очень трудно. Из нестно, что предельная растяжимость бетона составляет 0,0001 —

з

•—0,00015. Таким .информациям соответствуют, по закону Гука, напряжении в арматуре всего около 200—300 кг/см². Использовать арматуру в железобетонных конструкциях со столь низкими напряжениями допустимо только там, где она ставится конструктивно.

Рабочим растягивающим напряжениям и арматуре нз сталей применяемых классов соответствуй) г деформа пип 0,0008—0,0017, что во много раз больше предельной растяжимости бетона. Отсюда следует, что равенство полных абсолютных удлинении бетона и арматуры на каком-либо участке подлине растянутой зоны возможно лишь ы счет образования п бетоне трещин. В про тинном случае пришлось бы допустигь проскальзывание арматуры н бетоне, что и корне противоречит самой сущности железобетон.'*..

В появлении п разнигин трещин существенную роль играет усадка бетона, вызывающая в армированном бетоне появление начальных растягивающих напряжении. Иногда к вредному влиянию усадки присоединяется также деформация ползучеегн сжатого бетона.

Таким образом, растянутый бетон выключается из работы железобетонных элементов обычно при меньшей нагрузке, чем та, при которой напряжения в растянутой арматуре достигнут величин рабочих напряжений. Поэтому работа бетона па растяжение в расчетах по первому предельному состоянию во внимание не принимается н все растягивающие усилия передаются на арматуру. Что же касается трещи!!, то единственное требование норм проектировании сводится лишь к ограничению ширины их раскрытия в зависимости от назначения п условий эксплуатации конструкции или их элементов.

Согласно СНиП П-В. 1-62, ширина раскрытия трещин (нормальных к наклонных к оси элемента) в железобетонных конструкциях должна быть не более:

а)    для элементов, находящихся под давлением жидкости и работающих на центральное или внецектренное растяжение, если все сечение элемента растянуто (при отсутствии специальных защитных мероприятий), — 0,1 мм;

б)    для элементов, находящихся под давлением жидкости и работающих на изгиб и на виснснтрепнос сжатие, а также на внецентренное растяжение, если часть сечения элемента сжата, и для элементов, находящихся под давлением сыпучих материалов, — 0.2 мм;

в)    в остальных случаях — 0,3 мм.

При специальных защитных мероприятиях, а также при наличии агрессивной среды предельная ширина раскрытия трещин может устанавливаться по указаниям специальных норм

Ширину раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элементов, допускается нс вычислять, если в качестве продольной рабочей арматуры применена горячекатаная сталь класса-A-I или A-II.

В растянутых зонах предварительно напряженных железобетонных конструкций бетой, благодаря предварительному обжатию, приобретает значительный резерв прочности, во много раз превышающий его природный предел прочности на растяжение. Вследствие этого предварительно напряженные железобетонные конструкции можно проектировать с таким расчетом, чтобы пр;: действии эксплуатационных нагрузок они полностью были, гарантированы от появления трещин.

По степени трещиностойкости СИнГ1 подразделяют предварительно напряженные железобетонные конструкции на три категории.

К 1-й категории относятся конструкции, к которым предъявляются требования непроницаемость' (например, напорные тр> бы, резервуары). Такие конструкции требуется всегда рассчитывать на образование трещин под действием расчетных нагрузок.

Ко 2-й категории трещиностойкости относятся конструкции# к которым требования непроницаемости не предъявляются, но которые:

а)    находятся иод воздействием агрессивной среды;

б)    находятся под действием многократно повторяющихся нагрузок и при этом подлежат специальному расчету на выносливость;

в)    запроектированы с напрягаемой арматурой, имеющей нормативное сопротивление более JО ООО кг/см²;

г)    находятся на открытом воздухе и работают на знакопеременные нагрузки.

Конструкции 2-й категории, как правило, рассчитываются ка трещинообразование. причем по нормативным нагрузкам. В отдельных случаях, специально оговоренных нормами, расчет конструкций 2-й категории или их отдельных зон на трещинообразо-ианис можно не производить.

В 3-ю категорию входят остальные предварительно напряженные железобетонные конструкции, не вошедшие п первые две. Эти конструкции на трещинообразование не рассчитываются. В

5

отдельных случаях, при наличии соответствующих требовании, они должны рассчитываться па раскрытие трещин, причем предельная ширина раскрытия трещин принята такая же. как и для обычных железобетонных конструкции.

Необходимо, однако, подчеркнуть, что при всем различии подходов к расчету на трещинообразопание или на раскрытие 1 ретин расчет предварительно напряженных железобетонных конструкции по первому предельному состоянию независимо от категорий трещиностойкостн производится всегда без учета работы бетона на растяжение. В соответствии с этим основные положения по расчету и конструированию предварительно напряженных конструкций приняты исходя из того, что разрушение элементов .может произойти не ранее, чем появятся трешииы в растянутом бетоне.

Таким образом, если несущая способность конструкции (эле-, мента, сечения) лимитируется прочностью растянутой зоны, то первое предельное состояние — разрушение — не может наступить раньше, чем будет достигнуто третье предельное состояние. В таких условиях находятся элементы, работающие на осевое и внецентренное растяжение, на изгиб н на внеиептренное сжатие при больших эксцентрицитетах продольной силы.

В отдельных случаях первое предельное состояние может наступить одновременно с третьим или последовать за ним очень быстро. В таких случаях предотвратить разрушение элемента 1 сечения) очень трудно или даже невозможно. В зависимости от конкретных обстоятельств разрушенный элемент восстанавливают. усиливают либо, если это касается, например, элементов заводского массового производства, получивших те или иные повреждения в процессе изготовления, транспорта или монтажа, бракуют.

Во многих случаях повреждение конструкции ограничивается только появлением или раскрытием трещин. Конструкция имеет достаточную несущую способность, но из-за трещим она нс может удовлетворять своему назначению. В таких случаях чт 1Х'ноплш«й браковать конструкцию, необходимо лишь возвратить ей утраченную монолитность.

При усилении конструкции заделке трещин придается второстепенная роль, поскольку трещины перекрываются железобетонными обоймами, накладками и т. п. На практике при усилении железобетонных конструкций, как правило, ограничиваются лишь расчисткой трещин н заделкой их вручную цементным раствором. Способ этот прост, но не совершенен: вследствие усад-

6

ки полого цементного растлорл трещины могут раскрываться снопа.

Если повреждение конструкции выражается только о по;:иле ннн или раскрытии трещин и. следовательно, ремоитио-посста-новительиые работы сводятся исключительно к восстановлению монолитности конструкции, то качсстно заделки трещин приобретает первостепенное 'значение. Для таких случаев наиболее надежным и вместе с тем очень простым способом является инъекция в трещины связывающих веществ лод давлением. В качестве таких веществ рекомендуются водоиемеитиие смеси и полимерные смолы. При нагнетании в трещины водоцементных смесей (цементация) вода из них иод давлением отфильтровывается, оставляя цементный гель. Гель, сцепляясь со стенками трещины и затвердевая, восстанавливает монолитность конструкции. При нагнетании полимерных смол (смолизация) восстановление монолитности конструкций происходит за счет отвердевания всего •введенного в трещины вещества.

Перечислим основные причины появления трещин, которые * достаточной надежностью могут быть заделаны посредством и in#-сиировапня:

I) усадка бетона;

2' неправильная распалубка, сопровождающаяся ударами или перегрузкой;

3)    не предусмотренная проектом статическая иля лииамичс екая перегрузка по время складирования, транспорта и польем ‘при монтаже;

4)    растягивающие усилия у грани, противоположной напрягаемой арматуре по время отпуска натяжения:

5)    случайная статическая или случайная кратковременная динамическая перегрузка конструкции п процессе эксплуатации;

П) недостатки проекта или производства работ, приведшие к появлению или широкому раскрытию трещин уже при нормативной статической нагрузке;

7)    температурные воздействии:

8)    неравномерные осадки опор (после их прекращения).

Инъецирование подонсмснтных смесей и немснтно-песчакых

растворов давно и широко применяется на практике в качестве способа укрепления фильтрующих бетонных и железобетонных гидротехнических и подземных сооружений, а также для у плот-. нения горных пород. В литературе встречаются также отдельные упоминания и указания о применении цементации в основном массивных каменных, бетонных и железобетонных кояст-

рукций. используемых в других отраслях строительства. Однако эти указания более редки и относятся к частным случаям.

При этом цементация железобетонных конструкций рассматривается главным образом в сочетании с усилением в качестве одной из составных частей восстановления несущей способности конструкций, пришедших в первое предельное состояние. Как самостоятельный способ восстановления нарушенной монолитности конструкций, находящихся в третьем предельном состоянии, цементация не пользуется широким признанием, ее эффективность п этом отношении, по-видимому, недооценивается.

Более того, иногда высказывается мнение, что создавать инъекцией дополнительное давление внутри конструкции, находящейся под нагрузкой, недопустимо из опасений вызвать полное разрушение⁴, однако эти опасения преувеличены. Действительно, в самый момент подачи инъецируемой смеси напряжения в растянутой арматуре, пересеченной трещиной, повышаются. Но это повышение наблюдается лишь в течение короткого времени. Если даже допустить, что инъецирование производится при полной нормативной нагрузке, то и в этом случае некоторое повышение напряжений допустимо за счет использования коэффициента перегрузки. По прекращении нагнетания напряжение в арматуре снова падает. Как показали наши опыты, это падение со⁴ ставит приблизительно 80% от первоначального подъема. После отвердения нагнетенного раствора напряжение в арматуре тем более не будет представлять опасности, так как часть растягивающих усилий принимает на себя шов между прослойкой раствора и бетоном. Согласно опытам, прочность шва составляет 50—80% от прочности самого раствора.

Что касается заделки трещин в железобетонных конструкциях посредством инъекции склеивающих полимерных смол, то этот способ -вообще новый и. по-видимому, очень перспективный. К настоящему времени нами проделаны лишь первые лабораторные и производственные опыты смолизации, которые еще не дают возможности привести здесь подробные указания по тех-колоти этого способа. Но некоторые сведения, необходимые для освоения его на практике, приведены (см. гл. V).

Следует отмстить, что одной инъекцией нельзя восстановигь начальную монолитность тех конструкций, появление трещин п

п. оборудование и -материалы для цементации

Известны два способа цементации - нажимной и циркуляционный.

При нажимном способе (рис. I. к) весь раствор из насоса поступает в скважину ши трещину. Расход раствора определяет

Рис. I. Технологические схемы инъецирог-аинч:

а- и.140«чий«:    f>    UN|>Kv.t4i;fiuUN    1и:

/ м. нмлч.1. 1* •    r ».!*•»■»;    .(    -    пичктор.

/ • ЮИрЛИНЛ ВИ1ИГ* <>Г    |МГ1№>|М1Н.1С'К    J,    •• - МГЦ

ткл к «ля prf>vnp*»ti.»:i»u гнцнипшикльн<К'Тм nacnci.

А - М.1И »VPip. 7 оЛрдГММЙ |.'1ЛЛ(Г or >l*t S.'KTGp.l.

Ъ — ъ*и тиль. регулирующий консистенцию гысгаор.1 я |ул.»нгл\. • • • имкцирусчам мнегрукчмя.

ся скоростью фильтрации виды из трещины. Такой способ применим при цементации разпемпленной сети широко раскрытых трещин, фильтрации воды из которых соизмерима с производительностью примененного насоса.

При цементации мелких или одиночных трещин скорость движения раствора и шлангах снижается до такой степени, что на-

Ю

1

Руководство но инъецированию киналон иредплпительио нзпряи сипых железобетонных конструкций, Госстройяздат. 1%2.

2

Инструкции по транс лоригропэнкю и нагнетанию строип-льишт рзегго ров по трубопроводам, Госсгрониздаг. 1962.

3

Огштио-теорстичсские исслсдопанмя же.юзоЛстонаых конструкций {сЗ, статей). Трансжелдориэдат, 1940, стр. 124.

2 Закьд 453    17

4

Технические указания по укреплению цементсниер и силикатизацией бетонной кладки гидротехнических сооружении, находящихся в эксплуатации. а также дефектного бетона сооружений, вводимых а эксплуатацию (МСЭС-46-58). Госэнсргоизазт, 1950. стр. 12.

8