Ремонт и защита бетона

Ремонт поврежденных конструкций, выполненных на основе бетона, подразумевает восстановление их первоначальных характеристик, защиту стальной арматуры от коррозии, нанесение специальных покрытий. Чаще всего, реконструкция проводится комплексно, что позволяет решить широкий круг задач.

Стратегия ремонта бетона

Разрушение искусственного камня начинается вследствие множества причин и увеличить срок эксплуатации конструкции возможно лишь при профессиональном, технически грамотном подходе. Ремонт – это то направление, где требуется квалифицированный труд. Неправильная диагностика, выявление причин разрушения, ошибочное применение материалов приведут к нулевой эффективности работ и лишним затратам.

Основные причины дефектов бетона:

• механическое воздействие (перегрузки, удары, вибрации, взрывы, осадка);
• химическое (влияние щелочей, сульфатов, солей, биологических факторов);
• физическое (оттаивание/замораживание, усадка, износ, эрозия, кристаллизация солей, температурные воздействия);
• карбонизация арматуры;
• воздействие хлоридов, блуждающих токов.

Выбор материалов для ремонта бетона проводится после выявления причин его разрушения, в том числе:

• после оценки состояния объекта;
• после выявления фактических причин повреждений;
• после постановки целей и выбора методик защиты с опорой на дальнейшее обслуживание конструкции или сооружения.

Материалы для ремонта бетона

Индустрия строительной химии предлагает множество продуктов, позволяющих восстановить здоровье бетона. Высокую эффективность проявили составы от таких концернов, как MAPEI, BASF, SIKA.

Материалы для защиты от проникновения агрессивных веществ

Подобные составы существенно уменьшают или полностью предотвращают проникновение агрессивных веществ в бетон. Это может быть пар, химия, вода, биологические агенты и проч. В данном случае используют материалы на цементной, акриловой, эпоксидной основе.

Нанесение реализуется ручным или механическим способом. Это хорошая защита от всевозможных агрессивных воздействий. Второй методикой является инъектирование. Технология реализуется при помощи эластичных материалов, способных передавать нагрузки. Наиболее эффективны акриловые гидрогели и вспенивающиеся полиуретаны.

В эту группу относятся:

• пропитки – проникают в толщу искусственного камня и блокируют систему пор;
• защитные гидроизоляционные покрытия – проводятся с заделкой трещин или без нее;
• водонепроницаемые ленты – применяются для локальной изоляции трещин;
• инъекционные материалы – применяются для заполнения трещин;
• эластомерные герметики для уплотнения швов – эффективное перемещение трещин в швы;
• водонепроницаемые мембраны.

Установка внешних панелей не применяется.

Материалы для контроля уровня влажности

Речь идет о регулировке и поддержании влажности в толще бетона. По сути, влажность успешно контролируется защитными покрытиями. Они создаются при помощи гибких или жестких составов на акриловой, эпоксидной, цементной основе. Если принято решение об использовании гидрофобизатора, выбирают гидрофобные силановые эмульсии. Это по-своему уникальный материал, который может работать в разных условиях и наносится при разных ситуациях.

В эту группу относятся:

• гидрофобизаторы (гидрофобные пропитки);
• защитные гидроизоляционные покрытия.

Материалы для восстановления бетона

В данном случае работают над восстановлением исходных проектных характеристик искусственного камня. Плюс, реализуется восстановление бетонных конструкций посредством замены ее отдельных участков. Ремонтные смеси условно делятся на две группы: составы, наносимые вручную и наливные смеси для вторичной заливки, наносимые напылением.

В эту группу относятся:

• сухие ремонтные смеси для нанесения вручную;
• наливные ремонтные смеси для восстановления;
• растворные и бетонные смеси для нанесения распылением (мокрый набрызг).

Материалы для конструкционного ремонта

Это спектр работ направлен на восстановление или повышение несущей способности бетонных конструкций. Прежде всего, это анкеровочные смеси, которые умеют передавать нагрузки между анкерами и бетоном. Прочие покрытия успешно сопротивляются истиранию и дают ряд других полезных качеств.

В эту группу относятся:

• безусадочные бетонные смеси – применяются при замене, усилении внешнего армирования или арматурного каркаса;
• анкерные составы – необходимы при установке анкеров в готовые отверстия в бетоне;
• клеящие составы – работают на рост несущей способности;
• ремонтные смеси – помогают увеличить сечение бетонной конструкции;
• инъекционные материалы – заделка пустот, трещин, полостей.

Материалы для повышения устойчивости к физическим воздействиям

Указанные составы работают на рост устойчивости бетона к механическим и физическим воздействиям, что является серьезным фактором разрушения. В эту группу относятся системы напольных покрытий, декоративные, ремонтные смеси – на бетон наносят дополнительные поверхностные слои и покрытия. На этом этапе пропитки неприменимы.

Материалы для повышения стойкости к химии

Бетон получает защиту от разрушающего действия химических веществ. Защита и ремонт реализуются через нанесение дополнительных поверхностных слоев, покрытий.

В эту группу относятся:

• химически стойкая гидроизоляция;
• химически устойчивое напольное покрытие;
• химически стойкое покрытие.

В дополнение ко всем перечисленным мероприятиям, необходимо принять меры по борьбе с коррозией арматуры. Это тоже существенный фактор разрушения бетона.

Материалы для ремонта и защиты арматуры

Речь идет о создании химических условий, под действием которых арматура заново пассивируется (переходит в неактивную фазу) или поддерживается в пассивированном состоянии.

В эту группу относятся:

• ремонтные смеси – материал работает на увеличение защитного слоя арматуры, что основывается на дополнительном нанесении ремонтных составов. Плюс, может быть проведена замена карбонизированного и загрязненного бетона;
• водонепроницаемые мембраны – необходимы для вторичного подщелачивания карбонизированного бетона, в чем задействованы механизмы диффузии.

Электрохимические методы неприменимы.

Материалы для повышения удельного электрического сопротивления

В данном случае применяют гидроизоляцию, гидрофобизаторы. Такие материалы ограничивают влажность искусственного камня благодаря насыщению поверхности или при реализации защитного покрытия.

Материалы для катодного, анодного контроля

Эти смеси создают условия, при которых арматура не способна дать анодную реакцию, то есть блокируются реакции коррозии. Тут работают ингибиторы коррозии, благодаря которым ограничивается концентрация кислорода или системы катодной защиты (наложение электрического потенциала).

Еще один метод состоит в использовании активных грунтовок. Проводится покраска арматуры покрытиями, в составе которых есть активные пигменты. Ингибиторы коррозии могут вноситься в бетон.

Краткая характеристика составов для ремонта бетона

Сухие смеси на цементной и полимерной основе — это надежное и экономически эффективное решение, позволяющее устранить проблему на длительный срок. Материалы делятся на три группы: для конструкционного, общего неконструкционного ремонта, ремонт бетонных покрытий различного назначения при минусовых температурах.

Преимущества:

• высокое сцепление;
• долговечность;
• высокая водонепроницаемость, плотность;
• быстрое и легкое нанесение, в т.ч. финишная отделка;
• компенсированная усадка;
• хорошая тиксотропия;
• высокая совместимость с бетоном;
• высокая трещиностойкость, прочность на растяжение.

Краткая характеристика составов для конструкционного ремонта (восстановление несущей способности):

• тиксотропные смеси – это однокомпонентные ремонтные составы на цементной основе, усиленные полимерами. Это смеси с пониженной плотностью, что эффективно при конструкционном ремонте. При затворении с водой формируется высокопрочный мелкозернистый раствор, который можно использовать для механического и ручного нанесения. Толщина слоя – 5-75 мм;
• быстротвердеющие тиксотропные смеси – аналог предыдущего варианта, дополненный содержанием полимерной фибры. Решение для быстрого конструкционного ремонта. Нанесение допустимо при t от – 10 градусов, толщиной 10-100 мм;
• ремонтные смеси наливного типа — это однокомпонентные безусадочные высокопрочные составы на цементной основе. С их помощью реализуется ремонт несущих конструкций. При затворении с водой получают высокоподвижный раствор, который легко залить механически или вручную. Толщина нанесения – 20-200 мм;
• быстротвердеющие смеси наливного типа – это аналог предыдущего материала, но с содержанием полимерной фибры. Это эффективное решение для срочного ремонта несущих конструкций. Готовая смесь не расслаивается, обеспечивает высокое сцепление даже в агрессивной среде. Толщина нанесения – 10-100 мм.

Краткая характеристика составов для неконструкционного ремонта (восстановление геометрии, косметический ремонт):

• ремонтные сухие смеси для восстановления профиля – это однокомпонентные составы универсального назначения, усиленные полимерами. Назначение – ремонт, выравнивание, перепрофилирование бетонных конструкций. При затворении с водой получают мелкозернистые растворы для различного применения. Толщина слоя 3-100 мм. Для финишной отделки рекомендовано применять сухие смеси, содержащие полимерную фибру, предназначенные для чистовой отделки бетона;
• декоративные покрытия – тут эффективны быстротвердеющие сухие смеси, дополненные полимерами и армированные фиброй. Такие мелкодисперсные смеси используются для выравнивания и финишной отделки конструкций. Готовый раствор легко наносится кельмой послойно. Толщина нанесения 0.5-7 мм.

Краткая характеристика составов, работающих при отрицательных температурах:

• фосфатно-магнезиальные цементные растворы – тут работает специальный цемент и кварцевый песок фракции не выше 4 мм. При затворении с водой формируется сметанообразный быстротвердеющий состав. Он способен набирать высокую прочность при t -20+30 градусов. Материал не требует использования дополнительного прогрева. Толщина нанесения 10-30 мм;
• трехкомпонентные полимерные смеси – быстротвердеющие смеси также быстро набирают прочность даже при минусовых температурах (до -25 градусов). Готовый слой ударопрочен, стоек к истирающим нагрузкам, износу, выдерживает химические воздействия.

Составы для инъектирования трещин

Разработано множество составов для сухих, влажных условий, для общего или несущего ремонта. Вязкость смолы должна быть низкой, — только так обеспечится проникновение по всей глубине и ширине трещины.

Тут возможно несколько вариантов:

• ремонт эластичными вязкими материалами – это составы на полиуретановой основе. Они работают на герметизацию активных трещин на не несущих конструкциях;
• ремонт инъекционными составами, способными к передаче нагрузки (скажем, от несущих конструкций). Это материалы на эпоксидной основе, применяемые для ремонта несущих бетонных конструкций в гражданском и промышленном строительстве. По сути, происходит восстановление целостности поврежденного бетона (плиты, балки, колонны), постоянная нагрузка передается сквозь заполненные дефекты;
• ремонт расширяющимися материалами – тут работают составы на акриловой и полиуретановой основе. Происходит герметизация дефектов с активным притоком воды.

Анкерные составы

Анкерные составы применяются для крепления стальных анкеров в бетоне. Материал обеспечивает прочность сцепления и передачу несущей нагрузки. Тут работают тиксотропные двухкомпонентные композиции на метилакрилатной основе, — они способны выдерживать средние и высокие нагрузки.

Защита арматуры от коррозии

Эта операция – важнейший этап ремонта несущих бетонных конструкций. Для этого применяются активные покрытия на основе однокомпонентных цементных составов, содержащих специальные добавки. Они работают, как ингибиторы коррозии, что гарантирует локализованную защиту, повышение адгезии.

Гидрофобизация

Реализуется обработка бетона для создания водоотталкивающей поверхности.

Для этого используются:

• гидрофобизаторы на силановой основе – материал глубоко проникает в основание, вступая в реакцию с цементным камнем. Готовая конструкция способна отталкивать воду. Рабочий гидроизоляционный эффект достигается спустя 7 суток после нанесения;
• ингибиторы коррозии на основе силана – такие составы удачно сочетают действие поверхностных пропиток и функциональных ингибиторов. После нанесения в бетон не проникает влага и хлориды.

Защитные покрытия

Применяются для создания защитного непрерывного слоя на бетонной поверхности. Как правило, используются однокомпонентные составы, основанные на водной эмульсии полиакрилатов. После полимеризации формируется гладкое, атмосферостойкое покрытие, защищающее основание от воды, хлоридов, карбонизации.

Инструменты, оборудование и оснастка для ремонта и защиты бетона

Качественные работы проводятся с участием профессионального оборудования.

Для работы потребуется следующее:

• компрессоры, передвижные электростанции необходимой мощности;
• отбойные молотки, перфораторы;
• аппараты высокого давления, пескоструйные, дробеструйные установки, строительные пылесосы;
• насосные станции требуемого давления;
• металлические щетки, шпатели, зубила, лопаты, мастерки;
• шлифовальное оборудование, болгарки;
• чистая тара, ведра;
• материалы для защиты бетона (п/э пленки);
• термометры, приборы для определения прочности бетона, вязкости раствора, поиска арматуры.

Предварительная подготовка

Предварительная подготовка включает организацию рабочего участка и обработку основания. Зону ремонта ограждают, готовят инструмент, оборудование, проверяют исправность на холостом ходу.

Обработка может быть поведена следующими способами:

• гидравлический – тут работают гидравлическими установками, аппаратами высокого давления. Этот метод проявил высокую эффективность, но не там, где есть ограничения по параметрам влажности воздуха;
• механический – для обработки применяются отбойные молотки, перфораторы, кирки, пневмоотбойники, шлифовальное, пескоструйное оборудование. Метод считается универсальным, но тоже имеет ограничения, — он не используется там, где исключена сильная запыленность;
• химический – бетон обрабатывают составами, что эффективно там, где невозможен механический способ подготовки. После обработки следует промывка оснований водой;
• термический – поверхность обрабатывают горелками, обеспечивающими нагрев до 90 градусов. Способ эффективен на загрязненных, промасленных поверхностях при небольшой глубине повреждений (не выше 5 мм).

Ремонт бетона цементным раствором

Выбор технологии ремонта зависит от фактического состояния бетонной конструкции и типа повреждений.

Мелкий ремонт реализуется по следующей схеме:

• трещины и выбоины вырабатывают болгаркой с алмазным кругом. Вокруг дефектов оставляют прихват в 20 мм в стороны. Глубина пропила должна превышать глубину дефектов на 10-20 мм. Если есть выступы, их сбивают перфоратором;
• образовавшиеся выемки обдувают компрессором или строительным пылесосом до полного удаления шлама и остатков пыли;
• выемка обрабатывается универсальной грунтовкой по бетону;
• после высыхания грунта проводят заливку тиксотропным цементным составом, материал разравнивают правилом и оставляют для набора прочности.

Технология ремонта мелких трещин:

• мелкие трещины тоже вырабатывают болгаркой. Должна получиться выемка шириной 10-20 мм, глубиной 20-50 мм. Точные показатели зависят от состояния дефекта. Выемку продумают и обеспыливают;
• ремонт сводится к грунтованию и заполнению дефекта тиксотропом, как и в предыдущем варианте.

Технология ремонта неактивных крупных трещин:

• болгаркой делают пропил шириной 20-30 мм, глубиной 50-60 мм;
• края пропила сбиваются, чтобы образовалась выемка. Ее обдувают и обеспыливают строительным пылесосом;
• выемка обрабатывается грунтовкой;
• когда грунт просох, в пропил вертикально вставляются маркеры. Проводится замазка тиксотропным составом с выравниванием правилом;
• после схватывания цементного раствора маркеры вынимаются. Ориентируясь на отверстия, шов прорезается на прежнюю ширину;
• в образовавшиеся полости укладывают демпферную ленту. Окончательная заделка проводится полиуретановыми или силиконовыми герметиками.

Технология инъектирования бетона

До начала работ необходимо провести диагностику, что позволит получить данные о трещинах. Глубину дефекта определяют ультразвуковыми приборами, раскрытие – специальными приспособлениями. Если раскрытие трещин не превышает 0.3 мм проводят герметизацию эластичными материалами на эпоксидной основе.

Если обнаружено более сильное раскрытие проводят инъектирование:

• вдоль дефекта устанавливаются пакеры;
• разжимают распорное уплотнение;
• состав до отказа вводится в пакер до тех пор, пока он не выйдет из соседнего пакера;
• когда раствор затвердел, съемная часть пакера удаляется;
• при помощи ремонтного состава запечатывается шпур.

Если дефект небольшой, применяют низконапорную технологию наполнения. Если крупный – высоконапорную с привлечением легких переносных насосов.

Введение анкерных составов

До начала работ разрабатываются и рассчитываются размеры отверстия в бетоне, глубина крепежа, диаметр арматуры, максимально допустимые нагрузки. Для этого привлекаются профессиональные проектировщики. В бетонном основании перфоратором вырабатываются отверстия. Сжатым воздухом удаляют пыль и шлам. Если обнаружена стоячая вода, она удаляется. Металлическая арматура обезжиривается и очищается.

Анкерный состав поставляется в картриджах, которые вставляются в экструзионный пистолет. Первые порции материала не используют, так как он может быть неоднородным. Далее выливают смесь, заполняя отверстие. Металлическая арматура помещается в отверстие вращающим движением, что позволит удалить пузырьки воздуха. Анкер вставляют до тех пор, пока из отверстия не начнет выходить смола. Время полного отвердения составляет от 4 ч до 4 дней, в зависимости от влажности бетона.

Технология защиты арматуры от коррозии

Ингибиторы коррозии применяются для покрытия бетона и способны проникать сквозь плотные цементные слои, достигая арматуру и предотвращая ее разрушение. Материал наносится на чистое, сухое основание, при t выше 0 градусов.

Для напыления ингибитора используют безвоздушный пульверизатор. Если бетон плотный, применяют два рабочих подхода с интервалом 8 ч. Если впоследствии на поверхность будут наноситься покрытия, ее промывают водой под давлением.

Технология гидрофобизации

Гидрофобизаторы наносятся только на зрелый бетон, возрастом 28 суток. Если основание мокрое, оно высушивается до тех пор, пока поры не освободятся от воды. Если требуется, проводится шлифовка поверхности.

Материал наносится распылителями низкого давления и распределяется щетками с нейлоновой щетиной или роторными поломоечными машинами. Гидрофобизатор должен остаться на поверхности в жидком виде 20 мин. Если образуются сухие участки, туда добавляют состав.

Когда время истекло бетон очищают поломоечными машинами или моющими пылесосами. После высыхания поверхность готова к следующей обработке.

Техника безопасности

Правила техники безопасности нормируются строительными нормами и правилами, требования которых соблюдаются вне зависимости от технологии. К работе допускаются лица, не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, инструктаж, обучение.

Если ремонт проводится на высоте, применяют подмости, лестницы. Рабочие оснащаются спецодеждой, средствами индивидуальной защиты, предохранительными поясами.

Стоимость работ по ремонту и защите бетона

Стоимость работ по ремонту и защите бетона начинается от 2.5 т.р. за кубический метр, включая операции по предварительной подготовке. Цена на инъектирование составляет от 2 т.р. за п.м.

Выводы

Чтобы защитить бетонную конструкцию от разрушений, не лишним будет обратиться к первичной подготовке. Введение в рабочий раствор специальных добавок существенно снижает вероятность ремонта конструкции в процессе эксплуатации, но этого может оказаться недостаточно.

Выбор подходящей системы для восстановления и ремонта бетона должен быть комплексным, с опорой на эксплуатационные характеристики конструкции. Универсальным решением можно назвать современные цементные смеси. Среди всех материалов именно они доказали высокую эффективность и длительный срок эксплуатации. Но, полимерные растворы незаменимы при инъектировании и создании высокопрочных финишных покрытий.

Необходимо учитывать, что после завершения ремонта следует обязательно использовать защиту. Это сократит интервалы между циклами ремонтных работ и положительно повлияет на срок службы конструкции.

Подробная регламентация ремонтных и защитных работ на примере железобетонных опор показана в видео: