Козлов Г.Н., технический директор
ЗАО "Ирмаст-Холдинг", Москва


Одним из недостатков железобетонных изделий и конструкций различного назначения является их низкая ремонтопригодность. Обусловлено это особенностью структуры бетона, его энергетическим и агрегатным состоянием. Построенные 15 - 20 лет назад сооружения, для обеспечения надежной эксплуатации нуждаются в своевременном и качественном ремонте бетонных и железобетонных конструкций.

К наиболее распространенным дефектам несущих конструкций различного назначения, находящихся в длительной и даже в непродолжительной эксплуатации, относятся:
- раковины и сколы на поверхности конструкций;
- разрушения защитного слоя арматуры, вызванные коррозией арматуры или силовым воздействием;
- температурные и силовые трещины;
- протечки воды, вызванные низкой водонепроницаемостью бетона;
- шелушение и разрушение бетона в результате воздействия агрессивных факторов и, вызывающие химическую или биологическую коррозию цементного камня;
- морозное разрушение бетона при переменных циклах замораживания и оттаивания и другие виды разрушений.

Основными причинами разрушения конструкций являются неправильный подбор составов бетонных смесей без учета специфики их работы, нарушение технологии производства и укладки, неправильный уход и эксплуатация.

Своевременный и качественный ремонт конструкций с устранением причин, вызывающих их разрушение, является основой для экономии затрат, связанных с эксплуатацией сооружений.

Основополагающим фактором для выполнения качественного ремонта являются материалы, используемые при проведении работ.

Несколько десятков лет назад основным видом ремонтных материалов для бетонных и железобетонных конструкций были композиционные материалы на основе искусственных смол (эпоксидных, метакриловых и др.). Однако опыт их применения показал, что наряду с хорошей адгезией к ремонтируемому бетону, регулируемыми в широких диапазонах прочностными характеристиками, достаточно короткими сроками полимеризации и т.п., они не обеспечивали продолжительный срок службы конструкций. Основными причинами, вызывающими повторное разрушение отремонтированных конструкций, являются достаточно различные физические характеристики цементобетона или железобетона и композиционных материалов на основе искусственных смол (коэффициент температурного расширения, усадка, паронепроницаемость).

В настоящее время строительный рынок предлагает широкий ассортимент ремонтных материалов, к выбору которых, однако, нужно подходить целенаправленно.

Наряду с основными требованиями к материалам для ремонтных работ, на объектах различного назначения предъявляется ряд специфических требований:
- высокая ранняя В20 - В30 (в возрасте 24 часа) и конечная (В60 - В80) прочность;
- высокая морозостойкость (F 400 - 500 и более);
- повышенная адгезионная прочность сцепления со старым бетоном;
- стойкость к воздействию агрессивных сред;
- повышенная огнестойкость и негорючесть;
- отсутствие усадки в процессе твердения;
- высокая подвижность, не требующая производить уплотнение ремонтных смесей, а также повышенная в течение времени сохраняемость удобоукладываемости и перекачиваемости готовых смесей, в том числе и при повышенных температурах (до 500С);
- тиксотропность при ремонтных работах на наклонных, вертикальных и потолочных поверхностях;
- возможность приготовления рабочих составов на месте производства ремонтных работ с применением малокомпонентных композиций, упакованных в таре небольшой массой.

Следует отметить, что состояние отечественного рынка готовых материалов для ремонта несущих конструкций и технологий выполнения ремонтных работ, равно как и нормативной базы, по ремонтным смесям и материалам в значительной степени отстает от потребности различных отраслей. В то же время многие предлагаемые импортные материалы нуждаются в тщательной экспериментальной проверке, связанной не только с особенностями применения, но и подчас с несовпадением российских и зарубежных методик и критериев нормативных оценок их физико-механических свойств.

АО "Ирмаст-Холдинг" совместно с фирмой МАС spa (Италия), а также рядом научно-исследовательских институтов РФ проведены испытания, адаптация и широкомасштабная производственная проверка ремонтных материалов "Эмако", выпускаемых фирмой МАС spa для стран Европейского рынка. Более 7 лет ремонтные смеси "Эмако" успешно использовались для ремонта бетонных покрытий в аэропортах Пулково, Домодедово, Шереметьево, Минск-2, автомобильных дорогах и мостах в странах СНГ, на нефтехимических предприятиях для ремонта несущих конструкций и их защиты, при ремонте и восстановлении портовых сооружений и на других объектах различного назначения.

Готовые бетонные смеси "Эмако", получаемые на основе сухих смесей и бетоны на их основе характеризуются комплексом свойств, предъявляемых для ремонта различных несущих конструкций: тиксотропией (начальной структурной прочностью, препятствующей их оплыванию на потолочных и вертикальных поверхностях); регулируемым расширением в пластичном и затвердевшем состоянии; высокой ранней прочностью при сжатии и растяжении; адгезией к старому бетону и др. Такие свойства смесей обусловлены наличием в их составе специального высокоактивного цемента, комплексной минерально-химической добавкой, полимерной и металлической фибры. По своему составу эти смеси относятся к классу дисперсно-армированных цементных бетонов с характерными показателями растяжимости, трещиностойкости, усталостной прочности и др. При этом, проблема равномерного распределения полимерной и металлической фибры в объеме смесей Эмако решена оригинально, за счет предварительного склеивания их специальным не водостойким клеем в пластины, которые легко разрушаются при затворении смеси водой, а перемешивание компонентов позволяет расположить фибру по всему объему с определенной ориентацией.

Наиболее характерными из гаммы сухих смесей "Эмако" являются тиксотропные смеси для ремонта и восстановления несущих конструкций потолочных и вертикальных частей зданий и сооружений. Толщина ремонтного слоя из тиксотропной смеси, наносимой за один прием, составляет более 5 см. При этом не требуется уплотнение смеси при укладке вручную или набрызгом. Способность смеси менять свои реологические свойства под влиянием механического воздействия и восстанавливать их после прекращения воздействия может быть оценена по эталонному конусу. При исходной пластичности 5 - 7 см (марка по удобоукладываемости Пк 2) через 15 минут в спокойном состоянии наступает полная потеря подвижности П0, которая восстанавливается до исходной при штыковании, постукивании мастерком или перемешивании. Затворенные водой тиксотропные смеси характеризуются высокой связностью, гомогенностью, седиментационной устойчивостью, отсутствием водоотделения (табл. 1). Затвердевший бетон характеризуется водопоглощением 3-4%, высокой ранней прочностью при сжатии и изгибе в возрасте 24 часа (32 - 35 МПа и 4 - 5 Мпа, соответственно) /табл. 2/. Прочность сцепления со старым бетоном, полученная испытанием на изгиб призм 4х4х16 см, одна половинка которых представляет старый бетон, а другая выполнена из бетона "Эмако S88 (тиксотропный тип)", показала величину прочности стыка при изгибе, близкую к прочности на изгиб самого бетона "Эмако" /табл. 2/. Расширение тиксотропных бетонных смесей в пластичном и затвердевшем состоянии позволяет обеспечить надежный контакт со старым бетоном на протяжении всего срока службы конструкции благодаря постепенному действию расширяющегося агента в составе смеси.

Сухие смеси, обеспечивающие литые свойства готовым смесям, при одинаковом расходе воды затворения с тиксотропными имеют значительно большую подвижность и предназначены для заливки густоармированных и труднодоступных конструкций без вибрирования. Осадка конуса готовой смеси литого типа составляет 27 - 29 см, диаметр расплыва 60 - 70 см, глубина погружения эталонного конуса 9 - 11 см. Продолжительность сохранения литой консистенции составляет более 60 минут без расслоения и водоотделения /табл. 1/. Несмотря на высокую подвижность, затвердевший бетон имеет высокую прочность в суточном возрасте - до 40 МПа, а в возрасте 28 суток - более 90 МПа /табл. 2/. Прочность при изгибе призмы в возрасте 1 и 28 суток составляет 5 и 8 МПа соответственно, прочность сцепления со старым бетоном при испытании призм на изгиб составляет 3 и 5 МПа в возрасте 1 и 28 суток. Водопоглощение затвердевшего бетона не превышает 3,5%, водонепроницаемость в возрасте 7 суток - W8 /табл. 2/.

Особый интерес для ремонта сооружений представляют дисперсно-армированные сухие бетонные смеси, содержащие в своем составе помимо полимерной металлическую фибру. В зависимости от показателя удобоукладываемости дисперсно-армированные смеси могут быть литой или тиксотропной консистенции и независимо от содержания фибры могут наноситься вручную или механизированным способом с использованием насосов различного принципа действия. Так, например, готовая бетонная смесь "Эмако SFR" литой консистенции, характеризуется осадкой стандартного конуса 22 - 24 см, глубиной погружения эталонного конуса 4 - 5 см /табл. 1/. При укладке литых и тиксотропных дисперсно-армированных смесей металлическая фибра располагается параллельно ремонтируемой поверхности, что является положительным моментом для получения высоких показателей прочности на растяжение. Результаты испытаний свидетельствуют о высокой начальной и конечной прочности материалов: через 24 часа после укладки бетон достигает прочности на сжатие 35 - 40 МПа, на изгиб 10 - 12 МПа и прочности на растяжение при раскалывании 6 - 7 МПа, а в возрасте 28 суток Rсж= 85 - 90 МПа; Rизг = 16 - 18 МПа; Rрр=10 - 12 МПа /табл. 1/. Показатели прочности на растяжение при изгибе и раскалывании в 2 раза выше по сравнению с неармированными составами. Характерно также, что затвердевшие дисперсно- армированные бетоны на основе сухих смесей "Эмако" имеют остаточную прочность при раскалывании при повторном испытании через 180 суток Rрр=4,5 МПа. При водопоглощении 2,9% затвердевшие дисперсно - армированные бетоны "Эмако" имеют водонепроницаемость более W10 в возрасте 7 суток. Объяснением полученных результатов является наличие металлической фибры, которая выполняет роль сдерживающего элемента при расширении, создает предварительное напряжение в бетоне и уплотняет при этом структуру бетона.

Резюмируя изложенное, следует констатировать тот факт, что ремонтные бетоны "Эмако" являются новыми материалами, обладающими комплексом физико-механических свойств, которых не имеют используемые на отечественном рынке ремонтно-строительные материалы. Комплекс физико-механических свойств и номенклатура бетонов "Эмако" позволяет широко применять их для выполнения всех ремонтно-восстановительных работ ответственных конструкций на объектах и сооружениях различного назначения. Благодаря высокой ранней прочности, безусадочности и адгезии к ремонтируемым поверхностям, хорошим технологическим свойствам бетоны "Эмако" позволяют выполнять ремонтные работы с минимальным перерывом в эксплуатации сооружений и в условиях действующих производств. Дисперсно-армированные бетоны "Эмако" позволяют производить ремонт несущих конструкций, подверженных воздействию вибрационных, динамических нагрузок и конструкций без дополнительного армирования.

Таблица 1. Технологические свойства готовой бетонной смеси "Эмако"

Показатель Тип сухой бетонной смеси
S 88 C (тиксотропная) S 88 C (литая) SFR (дисперсно-армированная)
Водотвердое отношение 0,17 0,17 0,16
Пластичность Dр=18-20 см
Пко=5-7 см
Пк15-30мин:
спокойное сост.=0-0,5 см;
после штыкования=4-6 см
ОНК=26-28 см
ОНК=25-27 см
=67-72 см
=58-65 см
Пк=8-9 см
ОНК=28-30 см
ОНК40мин=22-24 см
Пк40мин:
спокойное сост.= 4-5 см;
после штыкования =5-6 см
Объемная масса (плотность), р, т/м3 2,35 2,43 2,48
Водоотделение через 1 час, % 0 0 0

Таблица 2. Физико-механические свойства бетонов на основе сухой бетонной смеси "Эмако"

Тип сухой бетонной смеси Прочность
на сжатие Rсж,
МПа,
в возрасте,
сутки
Прочность
на растяжение,
Rр, МПа, в возрасте, сутки
Прочность сцепления со старым бетоном при изгибе, Rсц, МПа, в возрасте, сутки Водо-
поглощение, %
Водонепрони-
цаемоемость,
атм, в возрасте 7 суток
1 3 7 28 1 3 7 28 1 3 7 28
S 88C тиксотропный 32.0
34.5
47.5
51.0
59.0
62.0
68.2
72.0
4.3
2.4
5.7
2.9
6.8
3.6
7.6
4.2
3.0 4.5 5.4 6.0 3.6 8
S 88 литой 35.2
38.6
50.7
63.0
66.1
74.4
93.0
97.0
4.8
2.5
5.9
3.0
6.7
3.7
8.2
4.5
3.0 3.5 4.2 5.0 3.2 8
Дисперсно-
армированный
34.1
43.6
51.0
60.9
66.2
74.0
80.0
90.0
10.7
6.3
12.8
6.8
14.5
7.5
16.0
10.0
- - - - 2.9 >10


Примечания:

Прочность на сжатие:
над чертой - на образцах кубах 70.7х70.7х70.7 мм;
под чертой - на образцах призмах 40х40х160 мм.

Прочность на растяжение:
над чертой - при изгибе на образцах призмах 40х40х160 мм;
под чертой - при раскалывании на образцах цилиндрах D=H=150 мм.