Зубков Владимир Александрович – Руководитель испытательного центра
«Самарастройиспытания», профессор кафедры «Металлические
и деревянные конструкции» ГОУ ВПО «Самарский государственный
архитектурно-строительный университет», кандидат технических наук
Безопасность зданий и сооружений в определенной степени обеспечивается соответствующими прочностью, деформативностью, устойчивостью, долговечностью несущих конструкций. На протяжении длительного времени для восприятия внешних нагрузок наибольшее распространение получили железобетонные конструкции.
Однако эти конструкции в процессе эксплуатации имеют способность разрушаться, вследствие чего снижается их безопасность. Причин, которые вызывают разрушение конструкций, большое количество, но в первую очередь необходимо выделить следующие: химическое воздействие, температурное воздействие, неравномерная осадка сооружения. Интенсивность разрушения конструкций в основном зависит от соблюдения технологических режимов на предприятиях (наличие протечек, выделение газов, скопление агрессивной жидкости) и своевременного проведения ремонтно-восстановительных работ. Степень разрушения и остаточную несущую способность конструкций определяют по результатам систематических обследований зданий и сооружений. Результаты многочисленных обследований зданий и сооружений показывают, что значительная часть железобетонных конструкций находится в ограниченно работоспособном или аварийном состоянии и не отвечает требованиям безопасности. Такие конструкции необходимо разобрать, пока они не разрушились полностью, или восстановить их несущую способность, что позволит обеспечить механическую безопасность. До недавнего времени восстановление несущей способности железобетонных конструкций осуществляли путем ремонта цементно-песчаными смесями или путем усиления стальными обоймами, на которые передавали часть нагрузки. Такое усиление носит кратковременный характер.
В настоящее время, используя современные достижения в химической промышленности, разработаны новые материалы, с помощью которых можно восстановить несущую способность железобетонных конструкций, потерявших до 50% несущей способности. К таким материалам относятся пластификаторы, сухие ремонтные смеси, клеи для соединения нового и старого бетона, эпоксиды инъекционные или тиксотропные, преобразователи ржавчины арматуры, растворы для инъецирования трещин и закрытых полостей, углеродные ламинаты и холсты для внешнего армирования.
В Испытательном Центре «Самарастройиспытания» ГОУ ВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный университет» (СГАСУ) был проведен анализ российских и зарубежных производителей таких материалов. В результате анализа получено, что наиболее полный перечень материалов с оптимальным сочетанием «цена – качество», выпускает греческая фирма ISOMAT. Для получения возможности использования указанных материалов на территории Российской Федерации, сотрудниками Испытательного Центра «Самарастройиспытания» были разработаны Технические условия и проведены сертификационные испытания материалов, выпускаемых фирмой ISOMAT. По результатам испытаний были выданы Сертификаты РФ на основные виды материалов, что позволило применять их на всей территории РФ.
Используя опыт фирмы ISOMAT, ООО «Трейд Инжиниринг» организовало в Самарской области производство профессиональных сухих смесей (торговая марка СамХими) для ремонта и защиты железобетонных конструкций (самкрит 10, самктит 40, гидроматик флекс и др.).
Сотрудниками Испытательного Центра «Самарастройиспытания и ООО «Трейд Инжиниринг» были разработаны методики ремонта и восстановления несущей способности железобетонных конструкций в зависимости от характера и степени их повреждения с применением указанных материалов. Используя данные методики, появилась возможность устранить наличие трещин в бетоне с шириной раскрытия от 0,3 до 5 мм путем инъецирования в них составов Epomax L10, Epomax L20, Durebond, восстановить поперечное сечение конструкции и защитного слоя, восстановить несущую способность элементов или усилить конструкцию путем постановки в качестве внешнего армирования углеродного ламината или углеродного холста (рис. 1).
Рис. 1. Усиление железобетонных конструкций путем постановки углеродных холстов (1) и ламинатов (2)
Для предотвращения дальнейшего разрушения железобетонных конструкций на их поверхность необходимо нанести защитно-гидроизоляционное покрытие Гидроматик в два слоя.
При восстановлении несущей способности и усилении железобетонных конструкций по указанным методикам необходимо разработать проект с выполнением поверочных расчетов.
Рис.2. Состояние колонны после температурного воздействия
В декабре 2009 года на одном из нефтеперерабатывающих предприятий в результате аварии возник пожар с повышением температуры до 1000°С. В районе пожара находился трехэтажный железобетонный постамент, на котором располагалось технологическое оборудование. Для оценки состояния строительных конструкций после пожара было проведено детальное обследование постамента. В процессе обследования было установлено, что в результате температурного воздействия железобетонные конструкции постамента получили серьезные повреждения. В нескольких колоннах первого этажа были зафиксированы разрушение бетона на глубину до 100 мм и выпучивание рабочей арматуры по всей длине колонн (рис. 2). В ригелях и плитах перекрытия первого этажа разрушен защитный слой бетона, а рабочая арматура отслоилась от бетона. Около 30% конструкций находились в аварийном состоянии (рис.3). Механическая безопасность данного сооружения не обеспечена.
Рис. 3. Аварийное состояние конструкций после пожара
Для восстановления работоспособности постамента рассматривались два варианта: разборка всех конструкций и строительство нового постамента; восстановление несущей способности конструкций с использованием современных материалов и технологий. Поскольку для реализации первого варианта требовалось много средств и времени, предпочтение было отдано второму. Восстановление несущей способности конструкций проводили по методикам, разработанным в Самарском государственном архитектурно-строительном университете. Поскольку работы проводили в зимний период при отрицательной температуре наружного воздуха, весь постамент был закрыт специальной тканью и внутреннее пространство отапливали тепловыми пушками.
Общий вид восстановленного постамента приведен на рис. 4.
Разрушение железобетонных конструкций происходит не только в аварийных ситуациях, но и вследствие длительного воздействия химических реагентов или атмосферных осадков (рис. 5).
Рис. 4. Общий вид восстановленного постамента
Рис. 5. Разрушение конструкций вследствие воздействий химических реагентов
По приведенным методикам были восстановлены четыре крупных железобетонных постамента на территории Российской Федерации (рис. 6).
На рис. 7 приведен общий вид железнодорожного путепровода Жигулевской ГЭС, у которого устои были усилены углеродными ламинатами.
Работы по восстановлению несущей способности железобетонных конструкций и безопасности всего сооружения необходимо выполнять по следующей схеме: детальное обследование; принятие решения о проведении работ по восстановлению конструкций; предпроектное обследование; разработка проекта; проведение работ по восстановлению несущей способности конструкций; сдача объекта в эксплуатацию. В некоторых случаях при сдаче объекта в эксплуатацию необходимо проводить испытание восстановленных конструкций. Такие испытания были проведены на путепроводах Жигулевской ГЭС.
Рис. 6. Общий вид восстановленного постамента
Рис. 7. Устои путепроводов Жигулевской ГЭС усилены углеродными ламинатами