Строительство ремонт морских сооружений

Морские сооружения

• Регион : Краснодарский край, г. Туапсе
• Стоимость : 82 млн рублей
• Сроки строительства : 2003-2005
• Заказчик : ФГУП «Росморпорт»

• Регион : Санкт-Петербург, п. Стрельна
• Сроки строительства : 2003

• Регион : г. Москва
• Стоимость : 737 млн рублей
• Сроки строительства : 2004-2005
• Заказчик : Комитет физической культуры и спорта Правительства г. Москвы

• Регион : Ленинградская область, порт Усть-Луга
• Стоимость : 737 млн рублей
• Сроки строительства : 1998 – 2001
• Заказчик : ОАО «Компания Усть-Луга»

• Регион : Ленинградская область, порт Усть-Луга
• Сроки строительства : 2010 — 2012

• Регион : о. Сахалин, п. Пригородное
• Стоимость : 5 млрд. рублей
• Сроки строительства : 2003-2005
• Заказчик : Сахалин Энерджи Инвестмент Компани ЛТД

• Регион : Республика Саха (Якутия), п. Жатай
• Сроки строительства : 2003

• Регион : г. Санкт-Петербург
• Стоимость : 3,1 млрд. рублей
• Сроки строительства : 2006 — 2009
• Заказчик : УК «Морской Фасад», ФГУП «Росморпорт»

• Регион : Ленинградская область, г. Приморск
• Стоимость : 2 млрд рублей
• Сроки строительства : 2005 – 2008
• Заказчик : ОАО «АК «Транснефтепродукт», ООО «БалттрансСервис

• Регион : Краснодарский край, г. Сочи
• Стоимость : 3,3 млрд. рублей
• Сроки строительства : 2008-2012
• Заказчик : ФГУП «Росморпорт» (федеральная часть проекта)

Источник

Проектирование и строительство портов

На долю морского и речного транспорта приходится свыше 60% мирового грузооборота, что связано с высокой рентабельностью и возможностью перевозить все виды грузов. Для осуществления морских и речных грузоперевозок необходима соответствующая инфраструктура, основным объектом которой является порт. Российская Федерация имеет выход к 12 морям трех океанов, поэтому на нашей территории функционируют 67 портовых сооружений, и это без учета речного судоходства.

Строительство нового современного морского или речного порта является выгодным вложением средств с точки зрения экономического роста и развития всего прилегающего региона. Порт является технически сложным сооружением, ведь строительные работы ведутся не только на прибрежной территории, но и в прилегающей водной акватории. Проведение комплекса работ по строительству портовых сооружений потребует больших капиталовложений, а чтобы строительные работы были проведены качественно и точно в срок необходимы специалисты высокой квалификации.

Компания «Лимакмаращстрой» занимается проектированием и строительством технически сложных сооружений: морских и речных портов, терминалов аэропортов, предоставляя своим заказчикам услуги самого высокого качества в строгом соответствии с международными и российскими стандартами.

Для создания проекта нами используются современные BIM-технологии, в основе которых лежит объектно-ориентированное проектирование. На основе требований заказчика и заданных параметров порта мы создаем информационную модель будущего сооружения. Данная технология позволяет выбрать из множества вариантов наиболее оптимальные технические решения, произвести все расчеты с предельной точностью, контролировать все этапы проектирования и строительства в режиме реального времени, и в результате получить объект полностью соответствующий проекту.

Главные особенности проектирования и строительства портов

Начиная портовое строительство, важно исходить из основного назначения объекта (военный, рыбный, торговый, промышленный, смешанный порт), а также количества и характеристик принимаемых судов. В процессе проведения подготовительных мероприятий и непосредственно строительства, выполняются следующие виды работ:

• Создание необходимой ширины и глубины акватории, с учетом особенностей обслуживаемых судов;
• Строительство удобных подъездных путей для железнодорожного и автомобильного транспорта, а также расширение акватории для беспрепятственного подхода судов;
• Обустройство территории порта, строительство терминала;
• Просчет оптимального баланса выемки и насыпи и т.д.

Важно также, чтобы сложно-техническое сооружение по геологическим параметрам и эксплуатационным условиям было связано с планировкой городской застройки, а также необходимо учитывать перспективы дальнейшего развития порта.

Создание проекта строительства порта

При создании проекта морского или речного порта руководствуются требованиями действующих на территории Российской Федерации нормативных документов. Порт представляет собой единый комплекс сооружений, которые должны обеспечивать безопасность приема, быструю погрузку-выгрузку и комплексное обслуживание прибывающих судов. В проекте просчитываются основные параметры сооружения – максимальная длина и ширина объекта, глубина и размеры акватории, заданная пропускная способность, эксплуатационная нагрузка и т.д.

Для этого проводится анализ естественных условий, грузооборота, выбор оптимального места для строительства, расчет площади и размеров складов, числа железнодорожных путей, определяется схема расположения, длина и глубина воды у причалов, размеры подходного канала, выбор схемы механизации порта и т.д.

На основании данных расчетов определяется объем строительных работ для возведения терминала порта с необходимой инфраструктурой, работ по строительству берегоукрепительных, оградительных и судопропускных сооружений, терминалов по обслуживанию пассажирских судов и т.д.

В зависимости от направления деятельности и вида перевозимых грузов порт может быть оборудован погрузочными комплексами для перевозки следующих видов грузов:

• контейнеров;
• накатных грузов;
• наливных, навалочных или насыпных грузов, сжиженного газа;
• генеральных грузов;
• нестандартных грузов (тяжеловесных, длинномерных, опасных и др.);
• скоропортящихся грузов и т.д.

Строительство порта

После экспертизы проекта порта и получения разрешения приступают к строительным работам. При этом перед строителями и инженерами стоят непростые задачи – произвести необходимые работы в установленные сроки, при этом минимизировав финансовые затраты заказчика. Использование высококачественных материалов и современных технологий строительства позволяет строить объекты, отвечающие всем необходимым требованиям надежности, безопасности и долговечности. Стоимость строительства порта будет зависеть от его размеров, вида и назначения, а также степени технической оснащенности.

Компания «Лимакмаращстрой» проводит инженерные изыскания, разработку проектной документации, а также выполняет весь комплекс работ по проектированию, строительству и реконструкции объектов речных и морских портов. Для решения всех поставленных задач в компании имеются современное оборудование и техника, штат профессиональных специалистов, а также используются передовые технологии для выполнения сложнейших операций, как на суше, так и в воде.

Источник

Ремонт морских железобетонных сооружений

Обычно считают, что морское сооружение находится в неблагоприятной окружающей среде и условия ее воздействия на такое сооружение называют «суровыми». Опыт подтверждает, что морские сооружения подвергаются разрушению в большей степени, чем большинство конструкций, расположенных на суше.

Морское железобетонное сооружение может разрушаться в результате воздействия различных факторов, зависящих в основном от его географического местоположения и условий на площадке, а также от конструктивного решения, метода производства работ и качества бетона. Что касается географического расположения, то чем теплее море, тем быстрее протекают химические реакции. Кроме того, в таких районах, как, например, Красное море и Персидский залив, концентрация солей в воде значительно выше, чем в зонах с более умеренным климатом. В крайних районах севера и юга часть года море покрыто льдом, и отрицательные температуры могут вызвать механическое разрушение бетона. Когда вода в поверхностных слоях бетона превращается в лед, ее расширение разрывает бетон. Как правило, наиболее уязвимым является участок сооружения в зоне брызг, т. е. от нижней точки отлива до определенной точки над высшим уровнем прилива. Эта общая высота зоны брызг зависит от степени воздействия окружающей среды и погодных условии.

Условия на площадке также оказывают значительное воздействие на долговечность бетона таких сооружений. Некоторые участки, на которых расположено сооружение, достаточно укрыты от воздействия погоды, другие не защищены от действия штормов и порывистых сильных ветров. Такие сооружения, как молы, набережные и волноломы, подвергаются иногда интенсивному истиранию песком и галькой, которые вместе с водой с силой ударяют по незащищенным поверхностям бетона. С другой стороны, те части сооружения, которые расположены под нижней точкой отлива, эксплуатируются в относительно постоянном диапазоне температур, не подвергаются переменным циклам увлажнения и высыхания и не испытывают всю силу интенсивного воздействия волн и ветров.

Исследования долговечности бетона в морской воде ведутся в ряде стран много лет. Результаты некоторых работ включены в библиографию в конце этой главы. Норвежский ученый профессор Гьёрв опубликовал данные о бетонных образцах, которые находились в морской воде длительные периоды времени, некоторые — до 30 лет (см. журнал Американского института бетона, январь 1971). Эксперименты показали, что портландцементы с относительно низким содержанием трехкальциевого алюмината (менее 8%) обладали большей долговечностью, чем аналогичные цементы с более высокими содержаниями С₃А. Кроме того, эти эксперименты свидетельствовали о том, что глиноземистый цемент так же долговечен, как и лучшие портландцементы, производимые в Норвегии и ФРГ. Между тем пока не существует точного и ясного объяснения механизма реакции между портландцементом и растворенными в морской воде солями, а также коррозии стальной арматуры.

Фактические данные, получаемые при эксплуатации существующих сооружений, противоречивы. Степень повреждений некоторых сооружений более значительная, чем это можно было бы разумно объяснить, в то время как другие демонстрируют неожиданную и поразительную долговечность. Часть стальной арматуры в бетоне сооружений Малберри Харборс, возведенных в 1943 г. для посадочных площадок, находилась 30 лет спустя в отличном состоянии, несмотря на то что толщина защитного слоя составляла всего 25 мм. Очевидно, что первостепенное значение имеет качество бетона, определяемое расходом цемента и водонепроницаемостью, а не толщина защитного слоя. Это подтверждается долговечностью (отсутствием коррозии арматуры) лодок из бетона и армоцемента, в которых толщина защитного слоя часто бывает значительно меньше 25 мм.

Химические составляющие морской воды рассмотрены в одном из разделов главы 2. посвященном вопросу использования морской воды при приготовлении бетона и раствора.

От химической агрессии бетон разрушается в результате воздействия на него растворенных в воде сульфатов. В водах Атлантики концентрация сульфатов составляет примерно 2000 мг/л. Считают, что сульфат магния является более агрессивным, чем сульфат кальция и натрия в тон же концентрации. При концентрации сульфатов 2000 мг/л в грунтовой воде потребовалось бы применение сульфатостонкого портландцемента для предотвращения сульфатной агрессии бетона. Однако хорошо известно, что плотный и водонепроницаемый бетон на портландцементе не разрушается от сульфатной агрессии в нормальной морской воде на побережье Великобритании. Это явное противоречие до настоящего времени не имеет удовлетворительного объяснения; полагают, что присутствие других солей замедляет эту реакцию. Следует отметить, что вышеизложенное относится к «нормальной» морской воде. В некоторых случаях вода в эстуариях и портах загрязнена сточными водами и промышленными отходами. Кроме того, если приливные и отливные течения имеют преграды, то концентрация солей и агрессивных органических веществ в воде прибрежной зоны может увеличиваться. В таких случаях возможна коррозия бетона.

5.1 Основные принципы ремонта

Основной принцип ремонта любого железобетонного морского сооружения заключается в том, что используемый для ремонта бетон и раствор должны быть самого высокого качества, исходя из расхода цемента, водоцементного отношения, уплотнения и водонепроницаемости. Кроме того, существуют особые требования, которые зависят от типа, места и условий ремонта на площадке.

Вид цемента. Как правило, используется обыкновенный или быстротвердеющий портландцемент. Сульфатостойкий портландцемент следует применять только в особых случаях, когда концентрация сульфатов и температура морской воды значительно выше, чем в Атлантическом океане. Глиноземистый цемент может быть использован преимущественно в случаях, когда требуется очень высокая скорость нарастания прочности, например при бетонировании или торкретировании в промежутке между приливом и отливом. Время схватывания такого цемента аналогично времени схватывания портландцементов. Более подробная информация о глиноземистом цементе и бетоне, изготовленном на этом цементе, дана в главе 1. Хотя длительные испытания бетона на глиноземистом цементе, погруженного в морскую воду, и показали, что глиноземистый цемент так же долговечен, как и портландцемент, до принятия окончательного решения об использовании глиноземистого цемента целесообразно обратиться за консультацией к фирмам-изготовителям.

Расход цемента. Расход глиноземистого цемента и портландцемента должен быть не менее 400 кг на 1 м 3 бетона. В случае применения раствора смесь должна содержать не менее 1 ч. цемента на 3 ч. тщательно просеянного песка (по массе).

Водоцементное отношение. В случае применения портландцемента оно не должно превышать 0,45, а в случае глиноземистого цемента — 0,4.

Заполнители (из естественных источников, согласно Британскому стандарту BS 882). В некоторых случаях заполнители загрязнены солями, в основном хлоридами, а источников пресной воды может оказаться недостаточно, чтобы полностью отмыть их от солей. В этой монографии уже говорилось о том, что если процентное содержание хлоридов (в пересчете на безводный хлорид кальция) превышает 1,5% массы цемента, то возможна коррозия арматуры. Можно применять меры предосторожности (см. главу 2, раздел, касающийся использования морской воды для приготовления бетонной смеси). Однако если концентрация хлоридов составляет 1,5% массы цемента, близка к этому значению или немного превышает его, то расход цемента можно увеличить, что приведет к уменьшению процентного содержания хлорида.

Удобоукладываемость. Удобоукладываемость смеси должна обеспечить качественное уплотнение бетонной смеси в условиях ее укладки на строительной площадке. Для бетона на портландцементе может потребоваться использование пластифицирующей добавки. Для глиноземистого цемента такая потребность возникает одень редко вследствие его более крупного помола, чем у портландцемента (удельная поверхность глиноземистого цемента около 2500 см 2 /г по сравнению с 3300 см 2 /г для обыкновенного портландцемента).

Добавки. Как правило, добавками, за исключением пластификаторов, пользоваться не следует. В случае применения глиноземистого цемента добавки можно вводить с разрешения фирмы-изготовителя. В условиях очень холодного климата целесообразно использовать бетон и раствор на портландцементе с воздухововлекающей добавкой, чтобы противодействовать разрушительному воздействию отрицательных температур на водонасыщенный бетон. При использовании глиноземистого цемента нельзя применять добавки, в которых содержатся хлориды.

Защитный слой бетона. Как правило, толщина защитного слоя ‘бетона должна быть не менее 50 мм. Однако, как отмечалось ранее, более важным фактором, чем толщина защитного слоя, является качество бетона. Для высококачественного торкрет-бетона толщину 20 мм считают вполне достаточной, но во всех остальных случаях следует по возможности обеспечивать защитный слой толщиной 40 мм. Когда при ремонтно-восстановительных работах .используют цементно-песчаный раствор, автор рекомендует наносить его с помощью цемент-пушки, так как это способствует тщательному уплотнению при низком водоцементном, отношении смеси.

В основном методы и оборудование, используемые при ремонте морских сооружений, аналогичны описанным в главах 3 и 4. При этом следует учитывать суровые условия окружающей среды л трудности, которые всегда возникают при работах под водой или в период между приливом и отливом. Любые дефекты при производстве работ или низкое качество материалов очень скоро становятся очевидными и начинается быстрое разрушение.

Для ремонта морских сооружений автор считает целесообразным использовать оцинкованную арматуру (см. главу 1 и главу 2). Дополнительные затраты в этом случае оправданы, так как цинкование способствует защите стали. При ремонте морских сооружений возникает ряд дополнительных трудностей: ограниченность доступа, необходимость проведения работ под водой и в период между отливом и приливом, воздействие непредвиденного шторма на отремонтированные конструкции.

Местонахождения, конструктивные решения и условия эксплуатации морских сооружений значительно отличаются друг от друга и эти факторы влияют на выбор метода проведения ремонтно-восстановительных работ. Различают следующие виды ремонтно-восстановительных работ: подводный ремонт; ремонт между приливами и отливами и ремонт участков, расположенных выше верхней точки .прилива, включая зону брызг; ремонт бетона, разрушенного от истирания песком и галькой.

5.2. Подводный ремонт

В большинстве случаев для проведения подводного ремонта требуются относительно небольшие объемы материала, так как повреждения сводятся, как правило, к растрескиванию и выкрашиванию бетона в сваях, опорах и т. п. Однако иногда приходится укладывать под воду довольно значительные объемы бетона для того, чтобы защитить фундаменты от размыва. В этом случае может возникнуть необходимость в укреплении фундамента. Существует три основных метода подводной укладки бетона: с помощью трубы или ковша с открывающимся дном; укладка бетонной смеси в мешках; нагнетание цементного раствора в предварительно уложенный заполнитель. Ниже кратко рассмотрены наиболее важные моменты, которые следует учитывать при проведении работ такого вида. Подводные работы (это относится ко всем трем методам) резко отличаются от работ, проводимых на суше. Их следует поручать только специализированным фирмам, у которых есть необходимый практический опыт и соответствующее оборудование.

5.2.1. Укладка бетонной смеси с помощью трубы

В связи с особенностями выполнения таких работ расчетная прочность бетона должна быть невысокой (не более 20 МПа), а осадка конуса весьма значительной — 150—200 мм. В то же время смесь должна быть достаточно связанной и не расслаиваться во время транспортирования и укладки. Расход цемента — не менее 400 кг/м 3 , а водоцементное отношение — не более 0,5. Часто приходится пользоваться пластификаторами. Для подводной укладки бетонной смеси с размером заполнителя 20 мм диаметр трубы равен, как правило, 150 мм, а с размером заполнителя 40 мм — 200 мм. Существенное значение имеет тщательная и четкая организация таких работ, обеспечивающая непрерывную подачу правильно запроектированной бетонной смеси. Во время подводной укладки конец трубы должен быть погружен в бетонную смесь на глубину примерно 400 мм. Следует обеспечить необходимое количество таких труб, так как одна труба, как правило, предназначена для бетонирования участка площадью до 30 м 2 . Когда бетон приходится укладывать в несколько слоев, водолазы должны соответствующим образом подготовить поверхность предыдущего слоя, т. е. удалить все цементное молоко и т. п. Поверхность каждого слоя должна быть по возможности горизонтальной.

5.2.2. Укладка бетонной смеси с помощью ковша с открывающимся дном

Важно, чтобы ковш был полностью загружен, а затем медленно опущен под воду на ранее уложенный бетон. Масса самого ковша и его содержимого достаточна для того, чтобы обеспечить его погружение в бетон. Затем ковш немного приподнимают и бетон вытекает из него на окружающий пластичный бетон. Состав смеси и осадка конуса аналогичны рекомендованным для подводной укладки бетонной смеси с помощью трубы. Процесс производства подводных работ с использованием ковша с открывающимся дном протекает более медленно, чем с помощью трубы.

Некоторые инженеры, имеющие опыт подводной укладки бетона с помощью трубы и ковша с открывающимся дном, считают, что последний метод более целесообразно использовать при укладке небольших объемов бетона.

5.2.3. Бетонная смесь в мешках

Укладка бетонной смеси в мешках, согласно отчету Общества .по бетону № 52018 «Подводное бетонирование», используется в настоящее время весьма ограниченно. Однако опыт автора показывает, что этот метод можно успешно применять для защиты сооружений от механических повреждений и от размыва как на мелководье, так к на относительно большой глубине. Состав бетонной смеси для ремонта морских сооружений должен быть нормальным, т. е. 360—400 кг цемента на 1 м 3 бетона. Применяется довольно сухая смесь — водоцементное отношение 0,35 или менее. Мешки изготовляют из джута, но в настоящее время, появился полиэтилен с мелкими отверстиями, обладающий большой прочностью и долговечностью. Мешки с бетоном обычно укладывают так, чтобы между ними как и при кладке стены из бетонных блоков создавалась перевязка.

5.2.4. Нагнетание цементного раствора в предварительно уложенный заполнитель

Отсортированным заполнитель, аналогичный заполнителю, который применяют для обычного бетона, укладывают в опалубку или в подготовленный котлован. Цементный раствор нагнетается на нижний уровень заполнителя и поднимается вверх, вытесняя воду. Этот метод требует использования патентованного оборудования и технологии и при правильном производстве работ дает бетон отличного качества. Преимущества этого метода можно использовать в ситуациях, где трудно осуществлять укладку бетона, как, например, при укреплении фундаментов. Но этот метод также успешно применяли, когда можно было укладывать бетон с помощью трубы или ковша с открывающимся дном. Для повышения пластичности цементного раствора специализированные фирмы, выполняющие этот вид работ, вводят в раствор добавки, например золу-унос. Состав растворной смеси принимают обычно следующим: примерно 1 ч. обыкновенного портландцемента на 1,5—2 ч. чистого песка. Водоцементное отношение не должно превышать 0,5. Контроль прочности полученного бетона осуществлять трудно; чтобы изготовить кубики для испытания бетона, следует использовать специальные методы. Более подробная информация по этому вопросу и по другим методам подводного бетонирования опубликована в упомянутом отчете Общества по бетону.

5.2.5. Общие принципы подводных цементных работ

Как сообщалось ранее, большая часть ремонтно-восстановительных работ, проводимых на морских сооружениях, включает местный ремонт или создание бетонной оболочки вокруг железобетонных элементов (свай, опор и т. п.). Выполнять такие работы под водой с помощью цементирующих материалов (бетона или раствора) трудно. Для каждого отдельного сооружения требуется разработка наиболее удовлетворительных и эффективных технических приемов. Трещины, которые не привели к разрушению элемента, и другие незначительные повреждения можно успешно заделывать эпоксидными смолами и раствором на их основе. На рис. 5.1 показано специальное оборудование для разбрызгивания эпоксидной смолы под водой.

Серьезные повреждения сооружений требуют для ремонтных работ применения бетона или торкрет-бетона. Прежде всего необходимо установить степень разрушения. Когда поврежденная часть конструкций находится под водой, использование телевизионной системы, работающей по замкнутому каналу, дает полезную исходную информацию. Однако для точной оценки степени повреждений и последующей разработки наиболее целесообразного метода ремонта необходимо тщательное обследование водолазами.

При эксплуатации сооружения под водой бетон покрывается морскими наростами (морскими водорослями, ракушками и т. п.). Все эти наросты необходимо полностью удалять, и лишь после этого определять фактическую степень разрушения. Все морские наросты можно быстро и полностью снять с помощью напорной струи воды. Краткое описание метода приведено в этой главе несколько позже. Напорной струей воды с давлением в выпускном отверстии около 40 МПа уже много лет пользуются для очистки корпусов судов. В настоящее время ее стали применять и в строительной практике для очистки и резки бетона.

Общепринятый метод ремонта сильно поврежденных свай ниже уровня воды связан с устройством обоймы из армированного торкрет-бетона. Обойма образуется из отдельных секций, которые последовательно опускаются до проектного положения. Затем пространство между обоймой и сваей заполняется раствором.

Автор благодарен Семент Ган Компани за предоставление данных о производстве работ, которые кратко изложены ниже. Поврежденные элементы представляли собой предварительно напряженные сборные полые сваи круглого сечения, которые поддерживали железобетонную платформу на отметке примерно 28 м выше дна моря. После тщательного обследования (которое проводилось как с помощью телевизионной установки, так и водолазами) было решено для поврежденных свай выполнить обоймы от нижнего уровня воды до отметки примерно 1,5 м ниже морского дна, которое для этой цели углублялось с помощью напорной струи воды. Участки свай выше нижнего уровня воды непосредственно восстанавливались армированным торкрет-бетоном.

Опалубку изготовили из стального листа и установили вокруг сваи выше уровня воды. По отношению к телу сваи она фиксировалась специальными прокладками. Для быстрого и свободного освобождения от обоймы из торкрет-бетона опалубки покрывали смазкой для форм и оборачивали пропитанной битуминозным составом грубой тканью из пеньки и джута. Затем вокруг опалубки устанавливали арматурный каркас и на конструкцию наносили слой высококачественного торкретбетона общей толщиной около 75 мм. Это позволяло создать защитный слой толщиной 20 мм с внутренней стороны и 35 мм — с наружной. Опыт показал, что такая толщина защитного слоя вполне достаточна. Торкрет-бетон имел необходимую плотность, водонепроницаемость и прочность на сжатие не менее 45 МПа. В рассматриваемом случае при торкретировании был использован глиноземистый цемент. Это позволяло каждую секцию распалубливать через 24 ч.

Обойму изготовляли из торкрет-бетона по секциям, самая большая из которых имела длину 9 м и весила около 6 т. После того, как торкрет-бетон набрал прочность около 30 МПа, обойма осторожно освобождалась от стальной опалубки и опускалась под воду, при этом небольшой участок с выпусками арматуры для соединения со следующей секцией оставался выше уровня воды. Таким образом создавалась монолитная обойма необходимой высоты. После того, как заканчивалось изготовление обоймы на требуемую высоту, пространство между обоймой и сваей заполняли специально подобранным раствором, который схватывался в воде.

Для ремонта сваи выше нижней точки отлива применялся торкрет-бетон, наносимый после установки арматурных каркасов.

Производство работ было усложнено высоким уровнем приливов (около 6 м) и сильными, практически непредсказуемыми приливными течениями. В период проведения ремонтно-восстановительных работ эксплуатация платформы не прерывалась, поскольку она была связана с главной пристанью пешеходной дорожкой длиной 150 м.

На рис 5.2 показано повреждение сван пристани выше нижней точки отлива.

5.2.6. Ремонт с помощью эпоксидных смол

Возможны случаи, когда спаи и другие части сооружения ниже уровня воды имеют незначительные повреждения. На начальном этапе такие повреждения часто не влияют на прочность или устойчивость конструкции, но если их и ликвидировать вовремя, разрушение будет прогрессировать и в конечном итоге придется производить капитальный весьма дорогой ремонт или даже замену поврежденного элемента.

Как правило, разрушения объясняются образованием трещин (иногда неизвестного происхождения), выкрошиванием бетона на гранях элемента и повреждениями небольших участков бетона. Все это значительно увеличивает возможность проникания морской воды к арматуре и ее коррозии, что в свою очередь приводит к весьма значительному расслоению бетонного элемента. Старая пословица «берегись бед пока их нет» подходит как нельзя лучше к срочному ремонту незначительных повреждений в морских сооружениях. Независимо от длительности нахождения бетонного элемента в морской воде следует проводить обычную очистку н подготовку поверхности бетона. Объем подготовительных работ зависит от условий на стройплощадке и степени повреждений. В теплых тропических водах морские наросты появляются и разрастаются гораздо быстрее, чем в более холодных морях.

Ремонт, рассмотренный в данном разделе, в настоящее время проводят специализированные фирмы.

Состав модифицированных эпоксидных смол можно подбирать таким образом, чтобы он в максимальной степени отвечал требованиям данной строительной площадки. Смолы будут схватываться и отверждаться под водой; их можно наносить безвоздушным разбрызгиванием, щеткой или валиком

Наилучшие результаты при обработке и очистке поверхности бетона перед нанесением эпоксидной смолы дает напорная струя воды. Если использование необходимого оборудования нерентабельно вследствие условий на стройплощадке пли небольшого объема ремонтных работ, то бетон следует очищать обычными проволочными щетками. В этом случае, как при любом виде ремонта, большое значение имеет тщательная и полная очистка и подготовка поверхности поврежденного бетона. Смолу следует наносить на поверхность как можно быстрее после очистки. В некоторых местах, например в широких устьях рек, в доках и портах, вода бывает настолько мутной, что видимость сильно затруднена. Это, естественно, очень усложняет ремонт, особенно подготовительные работы. Смолу в виде замазки можно наносить вручную. Ремонт, проводимый таким методом, дает удовлетворительные результаты.

Для ремонта раскрошившихся граней элементов и других поврежденных участков бетона можно использовать растворы на эпоксидной смоле, которые состоят из смолы и чистого сухого тщательно отсортированного кварцевого песка. Как правило, раствор следует наносить тонкими слоями, каждый не более 6 мм. Однако если используется тиксотропный наполнитель в сочетании с мелким заполнителем, эту толщину можно значительно увеличить; фактическую толщину каждого слоя следует устанавливать путем нанесения пробных слоев. Таким способом слои раствора можно доводить почти до любой требуемой толщины. Каждый предыдущий слой должен «схватиться» до нанесения последующего. Термин «схватиться» означает, что предыдущий слой не нарушается (в процессе нанесения последующего. В тех случаях, когда скорость производства работ определяет весь процесс, эта задержка особенно нежелательна.

При необходимости нанесения толстых слоев на такие элементы, как сваи, можно использовать метод устройства обоймы из торкрет-бетона. Для более общих целей можно применять специально сконструированную опалубку, которая крепится к поверхности бетонного элемента. Автор признателен фирме «Колебранд Лимитед» за предоставленное ему описание сконструированной этой фирмой специальной опалубки для подводных ремонтных работ. Опалубка представляет собой прочный водонепроницаемый ящик с пятью сторонами, причем кромки этого ящика с открытой стороны покрыты толстым слоем упругого пористого полиуретана. Бетон ремонтируемой конструкции обрабатывают обычным способом, но ту часть поверхности, к которой будет крепиться опалубка, следует заглаживать более тщательно. Затем на поверхность бетона валиком или путем безвоздушного распыления наносят толстый слой эпоксидной смолы. Ящик прочно устанавливают в требуемое положение над подготовленной поверхностью, а затем с помощью сжатого воздуха удаляют из него воду. Затем внутрь свободной от воды коробчатой опалубки нагнетают бетон. Для выхода воздуха во время заполнения опалубки бетоном предусмотрено специальное устройство.

С целью самоуплотнения бетонную смесь следует проектировать с большой осадкой конуса; для обеспечения долговечности расход цемента должен быть не менее 450 кг/м 3 бетона; водоцементное отношение — не более 0,5, а еще лучше — 0,45. В определенной дозировке, не приводящей к потере прочности бетона, можно использовать пластифицирующие добавки. Для таких ремонтных работ весьма целесообразны недавно появившиеся суперпластификаторы, так как они дают возможность применять бетон с низким водоцементным отношением. Таким образом, бетонные конструкции можно ремонтировать и под водой. Это имеет много очевидных преимуществ для выполнения ремонтных работ ниже предельной точки отлива и в период между приливами и отливами.

5.3. Ремонт в период между отливом и приливом, над высшей точкой прилива и в зоне брызг

Участок между средними уровнями нижней точки отлива и высшей точки прилива является по существу нижней частью «зоны брызг». Обычно считают, что эта зона подвержена наиболее суровому воздействию окружающей среды. Именно в этой зоне наблюдаются наибольшие колебания влажности и температуры бетона. Период нахождения бетона в воде различен. Цикл прилива у берегов Великобритании равен примерно 12 ч (от высшей точки отлива до высшей точки прилива). Совершенно очевидно, что бетон, находящийся непосредственно под высшим уровнем прилива, погружается в воду на самый короткий период времени, в то время, как бетон над нижней точкой отлива находится под водой самое длительное время. Когда бетон находится над уровнем воды, он может подвергаться воздействию брызг, вызванных ветром, а также песка и гальки, ударяющих по нему с большой силой вместе с волной. Проблема механического истирания бетона рассмотрена в следующем разделе.

В таких районах, как Персидский залив и. Красное море, температура на солнце может достигать 60—65°С. Когда на бетон, имеющий примерно такую температуру, попадают брызги очень соленой воды, они легко впитываются поверхностными слоями. Ночью температура резко падает. Такие перепады температуры в сочетании с прониканием соли в поры вызывают расслоение поверхностных слоев бетона. Аналогичный цикл переменного смачивания и высыхания, нагревания и охлаждения происходит и в умеренных зонах, но гораздо менее интенсивно.

С другой стороны, на крайнем севере и юге море замерзает. Замерзает также и влага, проникшая в поверхностные слои бетона. Расширение при замерзании поглощенной влаги может вызвать напряжения, вполне достаточные для растрескивания и выкрашивания бетона. Для снижения воздействия отрицательных температур часто используют бетон с воздухововлекающими добавками. Вовлечение примерно 4,5% воздуха изменяет структуру пор бетона, а это помогает очень эффективно бороться с отслаиванием и выкрашиванием бетона при отрицательных температурах.

Автору не приходилось видеть публикаций, посвященных использованию бетона с воздухововлекающими добавками для строительства морских сооружений, кроме как в условиях очень сурового климата. Бетон с воздухововлекающими добавками особенно целесообразно применять для ремонта, когда старый бетон легко отслаивается вследствие отложения соли в поверхностных слоях. Необходимо прежде всего выполнять все те требования, которые предъявляются к получению высококачественного бетона (см. п. 5.1).

Ремонт бетонных морских сооружений в зоне приливов и отливов всегда приходится проводить, соревнуясь со временем. Нигде так не важны, как здесь, тщательная и детальная подготовка и организация проведения работ. Все необходимое для работы (материалы, оборудование, рабочая сила) должно быть заранее так спланировано, чтобы при начале цикла прилива и отлива можно было, не теряя времени, выполнять очередную часть работ. Критическим участком является зона в нижней точке отлива, где время возвращения прилива самое короткое. У берегов Великобритании обычный период от высшей точки прилива до низшей точки отлива равен 6 ч и от низшей до высшей — также 6 ч. Это означает, что бетон следует защищать и не допускать повреждения его поверхности наступающим приливом, который всегда влечет за собой определенное воздействие волн и часто довольно сильные течения. Непоправимые последствия может .вызвать шторм.

Для защиты отремонтированных горизонтальных и наклонных поверхностей от воздействия прилива (но не шторма) можно успешно использовать джутовые мешки, обмазанные цементным раствором, изготовленным с применением примерно 50% обыкновенного портландцемента и 50% глиноземистого цемента. Эта смесь обычно обеспечивает мгновенное схватывание. Точное дозирование следует устанавливать пробными замесами, так как скорость схватывания зависит от химического состава двух фактически используемых цементов. Мешки следует прижимать большими камнями или подобными предметами так, чтобы они не сдвигались наступающим приливом. В целях защиты пластичного бетона на его поверхность вместо джутовых мешков можно непосредственно распылять смесь из цементов, которую следует немедленно слегка обрызгивать водой. Эта смесь схватывается почти мгновенно, образуя защитную корку. Затем на эту корку с целью обеспечения дальнейшей защиты можно уложить джутовые мешки, полиэтиленовую пленку с мелкими отверстиями или доски. Кроме этого требования — первоначальной защиты — ремонт осуществляется обычным способом, но с исключительной четкостью. Следует соблюдать основные правила по дозированию смеси, устройству защитного слоя, арматуры и необходимой степени уплотнения бетонной смеси, как это указано в начале главы.

В случае использования опалубки, например для колонн, балок, плит перекрытий, сама опалубка обеспечивает необходимую защиту до тех пор, пока бетон не наберет достаточной прочности и не сможет сопротивляться механическим воздействиям. Следовательно, период выдерживания конструкции в опалубке может быть значительно большим, чем это потребовалось бы для сооружений на суше. Не следует забывать, что иногда шторм возникает внезапно, и бетон, не набравший соответствующей прочности, может получить серьезные повреждения от ударов волн, песка и гальки. В таких ситуациях нецелесообразно и нежелательно заранее устанавливать сроки распалубки. В технических условиях должна быть гибкая формулировка, позволяющая прорабу решать этот вопрос самостоятельно. Но для того, чтобы пойти навстречу подрядчику и дать ему возможность правильно оценить объем работ, в нормы следует включить параграф относительно выдерживания бетона в опалубке сверх положенного времени.

Следует также учитывать возможность использования сверх-быстротвердеющего портландцемента «свифткрита», некоторые сведения о котором были приведены в главе 1. Его стоимость выше стоимости обыкновенного портландцемента на 50—60%.

Скорость твердения портландцементов значительно отличается от скорости твердения глиноземистого цемента. При использовании глиноземистого цемента вряд ли придется держать бетон в опалубке более 24 ч по окончании укладки. При использовании обыкновенного или быстротвердеющего портландцемента снимать опалубку раньше чем через 7 сут нецелесообразно. Однако стоимость глиноземистого цемента примерно в четыре раза выше стоимости обыкновенного портландцемента.

Опыт автора показывает, что при производстве ремонтных работ новый бетон на глиноземистом цементе можно укладывать на затвердевший бетон, приготовленный на портландцементе. Аналогичным образом торкрет-бетон на глиноземистом цементе можно наносить на затвердевший бетон на портландцементе. Торкрет-бетон на портландцементе требует такой же защиты, как обычный бетон. Требование о необходимости защиты отремонтированных участков в течение до 14 сут в очень холодную погоду может привести к значительному увеличению общей стоимости ремонтных работ.

Ранее упоминалось о том, что «нормальные» воды в Атлантическом океане не оказывают агрессивного химического воздействия на качественный бетон, приготовленный с применением портландцемента. Это также относится и к глиноземистому цементу. Никто, конечно, не станет возражать против использования сульфатостойкого портландцемента; некоторые инженеры считают это гарантией от возможной агрессии сульфатов, так как они очевидно полагают, что небольшое увеличение стоимости вполне оправдано. Те инженеры, которые разделяют эту точку зрения, должны помнить о том, что в этом случае необходим такой же расход цемента и низкое водоцементное отношение. Кроме того, некоторые сульфатостойкие портландцементы являются иизкотермичными. Последнее может явиться причиной довольно низкой прочности бетона в раннем возрасте (1—3 сут). Если скорость нарастания прочности имеет существенное значение, то следует обратиться к фирме-изготовителю прежде, чем принять окончательное решение об использовании того или иного сульфатостойкого портландцемента для ремонта морских сооружений. Качественные, правильно приготовленные бетон и раствор на глиноземистом цементе более устойчивы к воздействию сульфатов, чем бетон и раствор на обыкновенном и быстротвердеющем портландцементе.

В эстуариях, портах и других закрытых местах химические свойства морской воды могут значительно отличаться от химических свойств ее в открытом море. Следовательно, при рассмотрении вопроса о ремонте морских сооружений в таких местах рекомендуется уточнить, не произошло ли разрушения бетона в существующей конструкции. Оно может произойти полностью или частично вследствие химической агрессии, вызванной повышенными концентрациями агрессивных химических веществ в воде, иле и грязи, через которые проходят сваи и другие элементы. Нижние течения многих рек сильно загрязнены промышленными отходами. Пробы воды, ила и других веществ, которые будут контактировать с бетоном, следует брать регулярно в течение возможно более длительного периода времени, чтобы получить наиболее достоверные данные о химическом составе и его возможных изменениях.

5.4. Ремонт морских сооружений, подверженных истиранию песком и галькой

Береговые защитные сооружения, такие, как прогулочные набережные и волноломы, являются сооружениями, которые наиболее интенсивно подвергаются истиранию (рис. 5.3). Примерно с 1967 г. Комитет по морским воздействиям Института гражданских инженеров специально занимается проблемой истирания бетона в морских сооружениях.

Исследования, проведенные научным сотрудником Ассоциации по цементу и бетону по просьбе этого Комитета, показали, что истирание является серьезной проблемой в ряде районов морского побережья. Мало что достоверно известно о факторах, влияющих на этот вид повреждения бетона. Поэтому ремонт поврежденного бетона приходится проводить на основе имеющегося опыта. Это означает, что восстановленный бетон вряд ли будет более устойчив к истиранию морской водой с песком и галькой, чем бетон в существующей конструкции. В местах, где происходит истирание, были предусмотрены специальные устройства для установки экспериментальных панелей, изготовленных из разных по составу бетонных смесей, с разными заполнителями и цементами. Состав смесей был в пределах 1:6 и 1:7; использовались обыкновенный, быстротвердеющий и сульфатостойкий портландцементы и глиноземистый цемент; все заполнители отвечали Британскому стандарту BS 882 «Естественные заполнители для бетонов». Данные о водоцементных отношениях неизвестны. Бетонные смеси, по мнению автора, были довольно тощими для морских сооружении: при составе смеси 1:6 и предполагаемом водоцементном отношении 0,55 расход цемента составляет примерно 310 кг/м 3 бетона. В смеси состава 1:7 и с водоцементным отношением 0,6 расход цемента уменьшается примерно до 280 кг/м 3 , в то время, как в нормах СР 110 для бетона конструкций, эксплуатируемых в суровых условиях окружающей среды, расход цемента составляет примерно 360 кг/м 3 ; в данной же монографии рекомендуемый расход цемента для ремонта морских сооружений — 400 кг/м 3 .

В случае применения для морских сооружений неармированного монолитного бетона с расходом цемента 400 кг/м 3 будет возникать проблема температурно-усадочных трещин. В таких случаях для ядра монолита целесообразно предусматривать более тощую смесь, а для .наружных .слоев — более жирную с низким водоцементным отношением. Это можно осуществить с помощью разделительной скользящей опалубки, устанавливаемой между бетоном разных составов, которые следует укладывать одновременно.

При рассмотрении вопроса истирания морских сооружений автор считает целесообразным использовать имеющуюся информацию об истирании бетонных полов в промышленных зданиях. Условия окружающей среды, безусловно, разные, но верхний отделочный слой пола, который подвергается воздействию подвижной нагрузки, может дать полезные данные для анализа воздействия песка и гальки в набегающих на конструкцию волнах.

Опыт эксплуатации бетонных полов в промышленных зданиях показывает, что бетон с высоким содержанием цемента и низким водоцементным отношением обладает гораздо большей прочностью на истирание, чем тощий бетон на тех же заполнителях. Увеличение расхода цемента, уменьшение водоцементного отношения и применение пластифицирующей добавки оказалось более экономичным, чем доставка твердых заполнителей на большие расстояния. Влияние твердости заполнителя на износостойкость бетонного пола меньше, чем качества самого бетона. Интересным примером прочности на истирание качественного бетона с большим содержанием цемента является водобой прогулочной набережной в Литтлстоуне. При его реконструкции, которая проводилась фирмой Кент Ривер Осорити с I960 по 1966 г., были использованы плиты из твердого известняка, вделанные в мелкозернистый бетон.’ Состав бетонной смеси был следующим: 1 ч. сульфатостойкого портландцемента на 2,5 ч. кремневого гравия, 4% вовлеченного воздуха и 2% хлорида кальция, который добавляли для ускорения схватывания и твердения. Водоцементное отношение неизвестно, но расход цемента в смеси составлял примерно 620 кг/м 3 . Прочность бетона на истирание была весьма значительной, фактически она превышала износоустойчивость плит из твердого известняка. Арматуры в бетоне не было. Имеющиеся в настоящее время данные дают возможность предположить, что первоначальное повреждение поверхности бетона, вызванное наступившим приливом или преждевременной распалубкой, может быть основной причиной ранней и довольно быстрой эрозии.

В настоящее время не представляется возможным дать специальные рекомендации, основанные на результатах научно-исследовательских работ или экспериментальных данных. Поэтому при проведении ремонтных работ необходимо использовать практический опыт, полученный при выполнении аналогичных работ, а также оборудование и методы, которые оправдали себя при выполнении других видов работ.

В связи с этим основные рекомендации автора сводятся к следующему.

• 1. Расход цемента в смеси должен быть не менее 400 кг на 1 м 3 бетона;
• 2. Водоцементное отношение при использовании портландцементов не должно превышать 0,45, а при использовании глиноземистого цемента — 0,4.
• 3. Заполнители должны быть по возможности износостойкими. Как правило, кремневый гравий и дробленый гранит более устойчивы к истиранию, чем известняки и песчаники. Если требуется относительно небольшое количество бетона, то целесообразно использовать глиноземистый цемент с особым типом заполнителя, называемого «алаг». Алаг — это дробленый и отсортированный клинкер глиноземистого цемента, который можно использовать только с глиноземистым цементом.
• 4. Следует принимать особые меры предосторожности для защиты бетона (или торкрет-бетона в случае его применения для ремонтных работ) от повреждений (даже поверхностных!), вызываемых приливами.

Для специалистов, которые интересуются этими вопросами и имеют возможность проводить эксперименты, автор предлагает следующее.

1. Путем набрызга металла на поверхность пластичного монолитного бетона можно получить износоустойчивый поверхностный слой (как на полах промышленных зданий). Бетон должен быть такого же качества, как бетон для ремонта морских сооружений, рассмотренный ранее. Материал для отделки поверхности набрызгом состоит из мелко измельченного железа, предварительно смешанного с цементом. Толщина поверхностного слоя обычно принимается равной примерно 3 мм, а количество железа — около 5 кг на 1 м 2 поверхности. Для очень интенсивных и тяжелых условий эксплуатации расход железа значительно возрастает — примерно до 45 кг на 1 м 2 . В таких случаях поверхностный отделочный слой укладывается в виде покрытия толщиной примерно 10 мм на монолитное бетонное основание. Этот вид отделочных работ пригоден только для горизонтальных или наклонных поверхностен с углом наклона до 45°. Таким способом можно изготовлять сборные блоки, используемые затем для-вертикальных и крутонаклонных элементов.

2. Сборные бетонные плиты «ли блоки можно изготовлять на глиноземистом цементе, с заполнителем алаг. Затем эти сборные блоки укладывают в мелкозернистый бетон на глиноземистом цементе с заполнителем алаг, на глиноземистом цементе с естественным заполнителем или на портландцементе с естественным заполнителем. Качество бетонной смеси как для сборных элементов, так и для монолитного бетона, применяемого для заделки, должно отвечать требованиям, предъявляемым к материалам для ремонта морских сооружений.

3. Для увеличения сопротивления удару и трещинообразованию в рассмотренный ранее качественный бетон можно добавлять примерно 3% фибры (по массе). Проблема использования фибры в бетоне разрабатывается сейчас во многих странах.

5.5. Морские наросты на бетоне

Морские наросты на бетонных сооружениях появляются весьма быстро даже в холодных морях и морях с умеренной температурой воды. В теплых водах тропических морей эти наросты появляются чрезвычайно быстро. И в первом, и во втором случае довольно трудно удалять все эти морские водоросли, ракушки и т. п. Иногда задают вопросы, как влияет длительное воздействие этих наростов на долговечность бетона. Автору не приходилось видеть каких-либо опубликованных данных, которые свидетельствуют о том, что морские водоросли, ракушки и многие тысячи других морских организмов оказывают вредное воздействие на долговечность бетона хорошего качества. В поверхностных слоях, вероятно, происходит небольшая потеря извести, но этим дело и ограничивается. При соответствующем защитном слое для арматуры из плотного водонепроницаемого бетона это не имеет существенного значения.
Часто возникает необходимость снимать все эти наросты с водосливов и ступеней, прогулочных набережных и волнорезов перед набережными в связи с тем, что они делают поверхность бетона очень скользкой. Наилучшие результаты в таких случаях дает применение напорной струи воды. Применение ядов, добавляемых в бетонную смесь или наносимых на поверхность, опасно, если с таким бетоном контактируют люди. Такие профилактические мероприятия задерживают рост морских организмов лишь на короткое время и, следовательно, требуют регулярного повторения.
Однако морские наросты могут весьма существенно снижать пропускную способность приемных сооружений для морской воды в электростанциях. В настоящее время ведутся изыскания с целью разработки методов, позволяющих полностью исключать рост этих морских организмов. Подробный отчет об этой работе был опубликован Лабораторией гражданского строительства Военно-морского строительного центра в Калифорнии (авторы и название этого отчета даны в библиографии в конце этой главы). В результате исследований было установлено, что при использовании пористых заполнителей из вспученного сланца, пропитанных креозотом или некоторыми другими ядовитыми химическими веществами, можно получить износостойкий бетон, не обраставший морскими водорослями и ракушками в течение четырех лет. Этот специальный тип бетона обладал средней прочностью около 25 МПа. Образцы бетона выдерживали в морской воде у берегов Кубы и Калифорнии недалеко от поверхности океана и на глубине примерно 35 м.

5.6. Использование напорной струи воды для очистки и подготовки поверхности бетона до проведения ремонтных работ, а также для резки бетона

5.6.1. Очистка и подготовка поверхности

Струя воды, текущая с большой скоростью (под высоким давлением), используется для различных инженерных целей, особенно в морской промышленности, уже 15—20 лет. Однако в строительной промышленности (кроме очистки стальных конструкций) этот метод стали применять лишь последние несколько лет.

Научно-исследовательские работы, проведенные Ассоциацией по научным исследованиям и информации в строительной; промышленности (CIRIA), показали, что напорная струя воды может очищать стальные конструкции не менее эффективно, чем струя дроби или крупного песка. Работы в этой области продолжаются. То, что напорная струя воды кроме ржавчины и окалины удаляет с обрабатываемой поверхности все пли почти все следы агрессивных химических веществ, дает основание полагать, что такой метод очистки является наиболее совершенным. Дробеструйная или пескоструйная обработка не удаляет молекул агрессивных химических веществ, которые впоследствии могут стать источником новой агрессии стали после ремонта.

Вполне логично распространить этот метод и на бетон. Напорную струю воды можно использовать для резки бетона, обнажения крупного заполнителя, удаления цементного молока, разрушенного бетона, морских наростов, отложений и старого защитного слоя. Метод этот внедрялся медленно в силу целого ряда причин, в том числе присущей строительной промышленности инерции, недостаточной информации со стороны поставщиков оборудования, стоимости самого оборудования (насос, мотор, гидравлический пистолет, удлинительные насадки, регулирующие клапаны и т. д.).

Автор имел возможность видеть оборудование для создания напорной струи воды, которую использовали при вырезании отверстий в бетоне и получения бетонной поверхности с обнаженным заполнителем перед укладкой по ней выравнивающего слоя и стяжки. Работы были выполнены быстро и эффективно, без вибрации, шума и пыли, вызываемых отбойными инструментами и пескоструйной обработкой. При выполнении работ на бетоне давление, необходимое для придания требуемой скорости на выходе из сопла, составляло примерно 40 МПа. Расход воды — незначительный. Для работ, рассмотренных в этой монографии, он, вероятно, составит около 55 л/мин, из которых 30% улетучивается в виде водяного пара и брызг. Следовательно, удаление использованной воды не представляет значительных трудностей. Применение высоких давлений, о которых упоминалось ранее, часто вызывает беспокойство у будущих заказчиков. Вода является практически несжимаемой. В момент выхода из сопла струя воды не стеснена и сохраняет свою скорость. Использование напорной струи воды имеет огромное преимущество: она исключает вибрацию, шум и пыль; поверхность бетона остается чистой и влажной, что обеспечивает хорошее сцепление с последующими слоями бетона или раствора.

5.6.2. Резка бетона

В процессе ремонта или реконструкции железобетонных сооружений приходится часто вырезать отверстия и пазы в бетонных стенах и фундаментах. Эти работы можно выполнять с помощью различного оборудования: отбойных инструментов, сверл, газового резака, алмазного сверления (вразбежку), напорной струи воды.

Опыт автора показывает, что если применение воды не вызывает возражений, то использование напорной струи воды является наиболее эффективным средством, позволяющим быстро и чисто выполнять вышеупомянутые операции. Напорная струя воды не режет арматуру, и поэтому ее приходится в случае необходимости резать отдельно. Если же необходимо сохранить арматуру, применение газового резака или алмазного сверления исключается. Примером этому может служить сооружение новой бетонной стены, конструктивно связанной с существующей. На рис. 5.4 показана штраба в бетоне, подготовленная для укладки нового бетона. Толщина стены 225—300 мм, высота 6 м. Штраба сужалась с 300 мм на наружной стороне до 50 мм на внутренней. Все работы были закончены за 7,5 ч. Когда возникает необходимость резать бетон вместе с арматурой, а работы можно проводить над нижней точкой отлива, рекомендуется применять газовый резак. Принцип работы этого устройства следующий. Углеродистые стали, нагретые до температуры примерно 900°С (ярко-красный цвет), начинают гореть в богатой кислородом атмосфере. Температура пламени, возникающего при этом горении, около 3500°С. Такая высокая температура расплавляет бетон, глиняный кирпич и сталь. Газовый резак можно применять для различного вида работ, например для устройства отверстий в бетоне, удаления отдельных участков бетона и устройства проемов в железобетонных стенах. Им ни в коем случае нельзя пользоваться в ситуациях, где существует опасность возникновения пожара или взрыва.

5.7. Катодная защита железобетонных сооружении

Морская вода очень агрессивна к черным металлам. Хотя качественный плотный водонепроницаемый бетон соответствующей толщины полностью защищает арматуру, эта защита будет действовать только до тех пор, пока не будет нарушена целостность защитного слоя. Наличие небольших участков относительно пористого (недоуплотненного) бетона, уменьшение толщины защитного слоя, температурно-усадочные трещины, механические повреждения бетона — все это может в конечном итоге привести к тому, что морская вода проникнет к арматуре. После того как коррозия началась, она будет все более развиваться, так как продукт коррозии (ржавчина) вызывают выкрашивание и растрескивание бетона, увеличивая тем самым доступ морской воды к стали.

Рано или поздно все морские сооружения требуют ремонта, и это всегда связано со значительными расходами. Коррозия стали под воздействием морской воды — электрохимический процесс, и поэтому логично (даже если и трудно на практике) защищать сталь электрическими средствами, т. е. создавать катодную защиту. Для стальных сооружений, таких, как пристани, и для стальных подземных трубопроводов принято устраивать катодную защиту. Этот вид защиты применяют в дополнение к стандартному методу создания защитного слоя.

Осуществлять катодную защиту арматуры железобетонных сооружений в морской воде легче, чем в сооружениях, построенных на суше, в связи с тем что морская вода образует электролит. Катодная защита была успешно применена в ряде железобетонных морских сооружений. Опубликованная информация свидетельствует о том, что в настоящее время этому методу защиты уделяется большее, чем это было в прошлом, внимание. Однако прежде чем внедрять его в практику защиты арматуры морских сооружений, необходимо преодолеть массу трудностей и разрешить многие проблемы.

В настоящее время железобетон применяют при строительстве платформ для добычи нефти в море на гораздо большей глубине, чем глубина, которая считалась предельной всего лишь несколько лет тому назад. Пока еще никто достоверно не знает, как правильно эксплуатировать и когда проводить ремонт этих огромных сооружений. Вряд ли будет разрушаться сам бетон; слабым звеном является стальная арматура. Автор считает, что катодную защиту можно применять более широко, но это требует проведения научно-исследовательских работ и опытно-конструкторских разработок.

Некоторые работы, посвященные катодной защите, включены в библиографию в конце главы. Однако опубликованные материалы связаны, как правило, с теоретическими и лабораторными изысканиями и испытаниями на небольших образцах, а не с применением данного метода защиты арматуры .в реальных сооружениях. Основные трудности связаны с вопросом сцепления арматуры в бетоне для обеспечения электропроводимости и устройством такого «пути» для электрического тока от катода в стальной арматуре к аноду и обратно, который не был бы слишком «трудным». Другими словами, сопротивление не должно быть слишком высоким. Сопротивление в сухом бетоне гораздо выше, чем во влажном.

Обычным методом защиты стали от коррозии в стальных конструкциях, сооружениях над поверхностью грунта является нанесение покрытий. Материалом для таких покрытий могут служить другой металл (например, при цинковании и напылении), различные системы красок или недавно появившиеся пластмассовые пленки.

В главе 2 было отмечено, что коррозия металлов в проводящей среде является электрохимическим процессом. Это обусловлено тем, что все металлы стремятся вернуться в свое естественное состояние. Незащищенная сталь во влажной среде корродирует вследствие разницы электрических потенциалов на поверхности самого металла. Эти участки образуют аноды и катоды, которые, согласно определению, пропускают электрический ток от анода к катоду. Следует отметить, что поток электронов, который, по существу, представляет часть того же самого процесса, движется в обратном направлении. Число и степень последующих электрохимических реакций приводят к созданию непрерывного электрического тока, который образует множество небольших анодных и катодных участков. В стальных и некоторых других сооружениях, выполненных из сплавов и заглубленных в грунт или погруженных в воду (например, морские сооружения), для защиты от коррозии часто применяют электрические методы, называемые «катодной защитой». Ее осуществляют, как правило, с помощью постоянного тока от внешнего источника, подаваемого непрерывно. В данной монографии невозможно, да и нецелесообразно подробно рассматривать теорию и практику использования катодной защиты, поэтому здесь будут кратко освещены лишь ее основные принципы.

Когда в электролите соединяют два разнородных металла, то возникает электрический ток. Например, если соединяют сталь и цинк, то ток идет от цинка к стали, потому что цинк служит анодом по отношению к стали. Эта реакция происходит лишь в том случае, когда между двумя разнородными металлами имеется электролит. Таким электролитом может быть не только вода, поскольку интенсивная коррозия происходит в различных грунтах, начиная от влажной глины и кончая скалой. В упомянутом выше сочетании цинк—сталь цинк будет корродировать, а сталь — нет; в конечном итоге коррозия стали замедляется в силу того, что анодный материал «жертвует» собой ради защиты стали. Отсюда термин «защита с помощью жертвенных анодов».

С другой стороны, можно получить такой же результат, если приложить к конструкции регулируемый постоянный ток от источника переменного тока, дизельных генераторов, термоэлектрических установок, солнечных элементов пли даже от ветряных мельниц с высоким коэффициентом полезного действия. Конструкция присоединяется к отрицательному источнику (катоду), а положительный источник — к введенному аноду, обладающему полуинертными (некорродирующими) свойствами. Этот метод называется методом «наложенного тока».

Таким образом, существует два практических способа устройства катодной защиты.

1. Присоединение стали к металлу, который является менее благородным в электрохимической серии. Ниже показана относительная активность металлов, которая изменяется от высокореактивных щелочных металлов, таких, как калий и натрий, до благородных металлов, например золото: натрий → магний → цинк → оцинкованное железо → алюминий → малоуглеродистая сталь → чугун → нержавеющая сталь (на основе хрома) → свинец → бронза → латунь → медь → нержавеющая сталь (пассивная) → серебро → золото. Металлы, стоящие вначале, становятся анодными по отношению к металлам, следующим за ними и, следовательно, обеспечивают их защиту. Этот принцип положен в основу метода защиты с помощью жертвенного анода. Его суть в том, что предусмотренная коррозия одного металла предотвращает коррозию другого. Он лежит в основе большинства форм разрушения от коррозии введенных электролитов.

2. Применение тока от внешнего источника, достаточно интенсивного для того, чтобы «поглотить» ток коррозии. Наложенный ток является постоянным с положительным полюсом отдачи, присоединенным к специально устроенному вводу, и отрицательным, присоединенным к защищаемой конструкции. Теоретически анод может быть сделан из любого материала, проводящего электричество, но на практике выбор соответствующих материалов ограничен в связи с необходимостью обеспечить долговечность системы. Аноды этой системы сравнительно инертны и рассчитаны на гораздо больший срок, чем жертвенные аноды. При правильном выборе и использовании в запроектированной системе такие аноды должны служить более 20 лет. Основой применяемых в настоящее время материалов являются графит, высококрегинистый чугун, платинированный титан, танталовые, ниобиевые и свинцово-серебряные сплавы, которые используют главным образом в морских установках. Хотя платина и ее сплавы — дорогие металлы, они начинают вытеснять другие материалы, благодаря своим электрохимическим свойствам и небольшой массе.

При рассмотрении проблемы катодной защиты сооружения возникают вопросы, на которые следует дать исчерпывающие ответы:

• 1) каковы площадь защищаемой поверхности и ее обработка (например обнаженная, старая краска, новое качественное покрытие)?
• 2) что собой представляет среда, окружающая сооружение (например влажность, pH, химические характеристики)?
• 3) какой вид защиты наиболее эффективен для данного случая — жертвенные аноды или наложенный ток?
• 4) какова общая конфигурация цепи, в том числе количество, место установки и тип используемых анодов?
• 5) не течет ли защитный ток вне защищаемой системы? в сомнительных случаях следует либо изменить местоположение анодов, либо провести испытания на интерференцию.

Степень коррозионной активности среды обратно пропорциональна удельной проводимости; наиболее эффективным методом оценки электролита любой формы (жидкого или твердого) является определение его электрического удельного сопротивления с помощью специального оборудования.

Ниже в общем виде представлено соотношение между степенью агрессивности окружающей среды и ее удельным сопротивлением (по данным Британского института стандартов, нормы СР 1021, 1973, катодная защита).

Отсюда видно, что фактически ни одну среду нельзя считать неагрессивной, так как все металлы стремятся вернуться в исходную форму, из которой они были извлечены в виде руды. Скорость этой реакции зависит от условий окружающей среды, которые изменяются от сильно агрессивных, например в морской воде при 20 ом/см, до практически неагрессивных в гранитной скале при 500 000 ом/см.

Помимо создания катодной защиты, на подземные или погруженные в воду стальные конструкции целесообразно наносить соответствующие покрытия или обмазки. Эту дополнительную защиту применяют для уменьшения скорости растворения жертвенных анодов и продления срока их эксплуатации, а в случае применения наложенного тока — для снижения расхода электроэнергии.

Существует много публикации, посвященных использованию метода катодной защиты с целью уменьшения или устранения коррозии проволоки в предварительно напряженных бетонных магистральных водоводах.

Источник