17.4. Содержание и ремонт цементобетонных покрытий

Рекомендуется следующая очерёдность проведения ремонтных работ:

устройство швов расширения (компенсационных швов);

разделка, очистка, восстановление геометрии деформационных швов и их герметизация;

консервация трещин;

замена разрушенных участков плит на всю толщину;

выравнивание поверхности покрытия;

устранение сколов кромок плит и выбоин;

устранение разрушения поверхности бетона;

устранение усадочных трещин;

укрепление поверхности бетона специальными гидрофобизирующими составами.

Восстановление герметизации деформационных швов включает в себя следующие операции: очистка шва от старой мастики, разделка шва нарезчиком швов, очистка шва металлическими щётками, продувка сжатым воздухом, просушивание горячим воздухом при влажном бетоне, запрессовка уплотнительного шнура, обработка стенок шва огрунтовочным составом, герметизация.

Консервацию трещин шириной до 40 мм, когда кромки трещины не обрушены, осуществляют практически по той же технологии, что и герметизацию деформационных швов. До начала консервации трещины разделывают распиливанием пальчиковой фрезой на глубину 30 мм и тщательно очищают от каменной мелочи, пыли, грязи и других посторонних предметов, препятствующих хорошему сцеплению герметизирующих материалов с бетоном. Трещину продувают сжатым воздухом, а при влажном бетоне горячим воздухом, засыпают резиновую крошку или запрессовывают уплотнительный шнур, обрабатывают стенки трещины огрунтовочным составом и герметизируют. В случае когда кромки трещины значительно разрушены, выполняют ремонт с применением специальных материалов по типу ремонта сколов.

Для герметизации всех видов швов и трещин в жёстких покрытиях используют герметики холодного и горячего применения, а также целые и полые резиновые профили. При выборе типа герметика учитывают возможные максимальные отрицательные и положительные температуры воздуха региона, где расположено покрытие. Большую роль на эффективность работы герметика в швах и его срок службы оказывает деформативность герметизирующих материалов. Требования к относительному удлинению герметизирующих мастик представлены в табл. 17.5.

Таблица 17.5

Требуемое относительное удлинение герметизирующих мастик

Таблица 17.6

На дорогах России и стран СНГ для герметизации швов и трещин в различных дорожно-климатических зонах находят широкое применение мастики серии «Новомаст» (Россия) и «CRAFCO» (США) (табл. 17.6), серии «BIGUMA» (Германия) и др.

Основные показатели герметизирующих мастик

Таблица 17.7

При устранении сколов кромок плит выполняют оконтуривание дефектных мест с помощью нарезчика швов с алмазными дисками. Удаляют разрушенный бетон пневмоинструментом с малой энергией удара (специальным перфоратором, игольчатым пистолетом) и тщательно очищают место ремонта металлическими щётками.

В случае устранения сколов кромок швов и трещин в шов (трещину) устанавливают гибкую опалубку. Затем осуществляют грунтовку поверхности, заполнение повреждённого участка ремонтным материалом и уход за поверхностью, если ремонтный материал приготовлен на основе минерального вяжущего. После затвердевания ремонтного материала удаляют мягкую опалубку.

Средства механизации, рекомендуемые для устранения сколов кромок плит, герметизации деформационных швов и консервации трещин представлены в табл. 17.7.

Специальные средства механизации

При замене разрушенных участков плит производят выпиливание по контуру на полную толщину заменяемой плиты и разрезание ее на сегменты. Важным элементом этой технологии является подъем выпиленных участков плит, подлежащих замене. Для этого используют специальные цанговые захваты, которые устанавливают в скважинах, выбуренных в покрытии. Это позволяет удалять разрушенные участки плит без повреждения кромок соседних участков покрытия. Затем устраивают скользящую прослойку между слоем основания и вновь устраиваемого покрытия. Для обеспечения совместной работы ранее уложенных и новых плит покрытия устанавливают арматурные каркасы и штыри. Укладку бетонной смеси производят с использованием средств малой механизации, позволяющих обеспечить получение покрытия необходимой ровности и заданного уклона.

Для ремонта цементобетонных покрытий широкое распространение получили сухие бетонные смеси «Етасо», выпускаемые в России ЗАО «Ирмаст-Холдинг» по лицензии фирмы MACspa(Италия) (Козлов Г.Н. Сухие бетонные смеси «Эмако» для ремонта железобетонных конструкций транспортных сооружений // Науч.-техн. информ. сб. / Информавтодор. - М., 2001. - Вып. 5 - С. 44-57).

Основу смесей серии «Етасо» составляет специальный цемент «Макфлоу», представляющий собой быстротвердеющий, пластифицированный расширяющийся продукт, получаемый на основе портландцементного клинкера и комплекса расширяющих и пластифицирующих добавок (табл. 17.8).

Таблица 17.8

Прочностные характеристики бетонов «Етасо»

Основными преимуществами бетонных смесей «Етасо» и бетонов на их основе являются:

простота использования и высокая технологичность готовых смесей, не требующая их уплотнения после укладки;

высокая подвижность и продолжительное время сохранения подвижности (более 1,5 часа), реопластичность и отсутствие расслоения смесей после затворения водой;

компенсация усадки как в пластичном, так и в затвердевшем состоянии;

высокая начальная (не менее 30 МПа) и конечная (не менее 70 МПа) прочность бетона;

отличное сцепление со старым бетоном и сталью, высокое усталостное сопротивление;

морозостойкость бетона в растворе противогололёдных материалов более 300 циклов, при этом марка бетона по водонепроницаемости выше W12;

высокая ударопрочность и прочность на изгиб для бетонов с металлической фиброй;

модуль упругости, близкий к модулю упругости бетона.

На автомобильных дорогах с бетонным покрытием часто встречаются просадки отдельных плит, особенно если в деформационных швах не были предусмотрены стыковые соединения. Для проведения работ по подъему просевших плит в каждой плите просверливают от 6 до 8 отверстий диаметром от 35 до 50 мм, располагаемые равномерно по всей поверхности плиты. В отверстия вводят штуцеры и фиксируют в них. Под воздействием воздуха, подаваемого под давлением, бетонная плита отрывается от основания. Затем под плиту вводится путём впрыска специальный быстродействующий раствор, и пустоты заполняются под давлением. Осевшие плиты поднимают на требуемый уровень. Буровые отверстия в верхней части бетонной плиты очищают и заполняют специальным составом. Движение по отремонтированному участку возможно уже через 4 часа после завершения работы.

Другим способом устранения неровностей на покрытии является его фрезерование. Для этой цели применяют специальные мощные машины, рабочий орган которых - вал с набором алмазных дисков общей шириной 0,6-1,5 м. Алмазные диски срезают неровности без разрушения микроструктуры остающегося бетона.

Данная технология служит не только для устранения неровностей покрытия, но и связана также с повышением степени безопасности движения в результате увеличения сцепления колёс с бетонным покрытием. Нарезка бороздок для увеличения сцепных качеств цементобетонных покрытий осуществляется канавками размером 66 мм с расстоянием между соседними бороздками в 50 мм.

Шелушение бетона - наиболее характерный вид разрушений жёстких покрытий. Анализ способов ремонта поверхностного слоя бетонных покрытий с использованием асфальтобетонных и обычных цементобетонных смесей, смесей на жидком стекле, а также мелкозернистого торкретбетона показал, что они недостаточно эффективны. Так, применение смесей на жидком стекле характеризуется сложностью технологии ремонта, высокой стоимостью и повышенным уровнем опасности выполнения работ.

Использование обычных бетонных смесей и мелкозернистого торкретбетона не обеспечивает необходимой долговечности ремонтного слоя, требует достаточно длительного закрытия движения на ремонтируемых участках.

Тонкий слой асфальтобетона наименее долговечен при ремонте поверхности жёстких покрытий. При этом резко ухудшается внешний вид цементобетонного покрытия. Использование мастик для устранения шелушения бетона создает иллюзию благополучного состояния покрытия. Концентрация влаги на контакте слоев мастики и бетона ускоряет процесс разрушения поверхности бетона при его замерзании.

При глубине шелушения до 10 мм возможно предварительное выравнивание поверхности покрытия путём его фрезерования, а затем укрепление бетона гидрофобизирующим составом с помощью пропитки [16]. При глубине шелушения более 10 мм одна из возможных технологий ремонта заключается в том, что повреждённая поверхность сначала очищается от разрушенного бетона, обрабатывается специальным грунтовочным составом и затем ремонтируется с помощью быстротвердеющего высокопрочного армированного бетона серии «Етасо».

Для ремонта мест неглубокого шелушения бетонных поверхностей наряду с материалами на основе минеральных вяжущих используют материалы на основе искусственных смол. Основным недостатком бетонов на основе искусственных смол является большая их усадка в процессе твердения, величина которой при неправильном подборе состава может достигать 8-12 %. Кроме того, величина температурных деформаций полимербетонов в 2-3,5 раза превышает температурные деформации цементобетона. Однако для выполнения работ в небольших объемах и в короткие сроки материалы на основе искусственных смол являются более предпочтительными. Одними из апробированных на практике являются материалы на основе метакрилатных смол, выпускаемых под торговой маркой «Силикал» [52].

При работе в различных климатических условиях России и стран СНГ хорошо зарекомендовала себя модифицированная эпоксидная смола «Конкретин». Основным преимуществом эпоксидных смол «Конкретин» по сравнению с известными эпоксидными смолами ЭД-10, ЭД-16, ЭД-20, выпускаемыми отечественной промышленностью, является малая начальная вязкость, отсутствие растворителей в составе, низкий модуль упругости в затвердевшем состоянии и большое предельное относительное удлинение.

Для повышения сцепления эпоксидной смолы «Конкретин» с бетонным покрытием используют маловязкую не содержащую растворитель смолу «Конкретин IHS-BV».

При глубоких повреждениях для выравнивания поверхности бетона используют эпоксидную смолу «Конкретин GMH» в смеси с фракционированным кварцевым песком. Характеристика бетона на основе эпоксидной смолы «КонкретинGMH» приведена в табл. 17.9.

Таблица 17.9

Свойства бетона на основе эпоксидной смолы «Конкретин GMH»

Для ремонта поверхностного слоя бетонных покрытий предложено использовать порошкообразные полимеры (Ушаков В.В., Вишневский А.В. Ремонт цементобетонных покрытий с использованием порошковых полимеров // Строительство и эксплуатация автомобильных дорог: задачи и решения. - М., - 2001. - С. 110-120. - (Сб. науч. тр. / МАДИ (ГТУ).

Порошкообразные полимеры способны расплавляться под действием высокой температуры и образовывать плёночные покрытия при последующем остывании. В этом состоит принципиальное отличие способов их нанесения от традиционной технологии устройства покрытий из полимерных материалов. Одним из широко распространённых аморфных порошкообразных полимеров является поливинилбутираль (ПВБ).

Введение в состав порошкообразных полимерных материалов наполнителя и его взаимодействие с расплавом полимера оказывает существенное влияние на процесс формирования и свойства покрытия. Физико-механические характеристики полимерного материала на основе ПВБ приведены в табл. 17.10.

Таблица 17.10

Основной технологической операцией при устройстве покрытий на основе поливинилбутираля является нагрев. Соблюдение оптимальных температурно-временных условий нагрева полиминеральных композиций позволяет получить покрытие с наиболее высокими физико-механическими свойствами.

Технология ремонта состоит из следующих операций: очистка поверхности от разрушенного бетона, промывка и просушивание ремонтируемого участка; приготовление и распределение сухой смеси, состоящей из ПВБ и кварцевого песка; нагрев слоя полимерминеральной композиции установкой инфракрасного излучения в соответствии с рекомендуемыми параметрами; твердение ремонтного покрытия в естественных условиях.

В связи с быстрым формированием покрытия открывать движение транспортных средств по отремонтированному участку возможно через 2-3 ч.

На цементобетонных покрытиях в последние годы в качестве альтернативы поверхностной обработке устраивают тонкие защитные слои из холодных эмульсионно-минеральных смесей, а также тонкие асфальтобетонные слои с повышенным содержанием щебня.

Для устранения усадочных трещин используют специальные цементные суспензии [52]. Материалы «Microdur», «Интрацем», «Spinor» являются особо тонкодисперсным цементом, предназначенным для приготовления суспензий. После перемешивания в течение 1-3 мин с водой с помощью высокооборотного смесителя (3000-7000 об/мин) суспензия приобретает очень высокую пенетрационную способность.

Технология устранения усадочных трещин следующая. Тщательно очищают поверхность бетонной плиты и увлажняют. Приготавливают цементно-водную суспензию с водоцементным отношением 0,5-0,7 с добавлением суперпластификатора (19 % от массы цемента). Наносят и втирают суспензию на обрабатываемую поверхность до прекращения впитывания в бетон. Осуществляют уход за поверхностью бетона обычными средствами. Наибольший эффект достигается в тех случаях, когда трещина устраняется непосредственно после её появления.

С целью повышения стойкости бетона к поверхностному шелушению в мировой практике находит широкое применение обработка покрытий пропиточными укрепляющими состава [16]. Применение этих составов позволяет следующее:

придать бетону водоотталкивающие свойства, защищая при этом бетон от воды и препятствуя фильтрации влаги;

увеличивает морозоустойчивость бетона;

препятствует проникновению в бетон солей, хлоридов, сульфатов, фосфатов, масел, растворителей и образует твёрдое пыленепроницаемое покрытие;

увеличивает твёрдость поверхности покрытия;

обеспечивает паропроницаемость бетона;

предотвращает процесс выщелачивания.

Нанесение состава производится на поверхность бетона, очищенную от всевозможных загрязнений и посторонних веществ, препятствующих проникновению раствора в бетон. Для очистки поверхности бетона могут быть использованы пескоструйные или водоструйные установки. Обработку поверхности бетона укрепляющими составами производят обычно в два-три слоя. Укрепляющие пропиточные составы должны обеспечивать водонепроницаемость бетону с одновременным сохранением его паропроницаемости, а также требуемый коэффициент сцепления на влажном покрытии. Свойства обработанной поверхности должны сохраняться не менее одного года.