+7 (499) 226-91-87

Исследования и разработки

СТО 70386662-101-2012. Применение системы внешнего армирования MBrace для усиления главных балок железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов

Российская Федерация

Общество с ограниченной ответственностью

«БАСФ Строительные системы»


СТАНДАРТ                                                                                   СТО                         

ОРГАНИЗАЦИИ                                                                            70386662-101-2012


 

 

 

 

ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕГО АРМИРОВАНИЯ МВгасе® ДЛЯ УСИЛЕНИЯ ГЛАВНЬТХ БАЛОК ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

 

 

 

 

 

 

Москва 2012

 

 

Российская Федерация

Общество с ограниченной ответственностью

«БАСФ Строительные системы»


СТАНДАРТ                                                                                   СТО                         

ОРГАНИЗАЦИИ                                                                            70386662-101-2012


 

ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕГО АРМИРОВАНИЯ МВгасе® ДЛЯ УСИЛЕНИЯ ГЛАВНЬТХ БАЛОК ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

 

 

 

 

 

 

Москва 2012

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

  1. Область применения.....................................................................................4
  2. Нормативные ссылки....................................................................................6
  3. Основные термины и определения................................................................7
  4. Расчетные характеристики бетона, арматуры и композиционных материалов системы внешнего армирования МВгасе на основе углеродных волокон.......9
    • Бетон..................................................................................................9
    • Арматура...........................................................................................10
    • Фиброармированные пластики системы МВrасе..................................11
  5. Определение грузоподъемности усиленных пролетных строений..................14
    • Нагрузки и коэффициенты...................................................................15
    • Расчет по прочности сечений нормальных к продольной оси элемента............................................................................................19
    • Расчет по прочности сечений наклонных к продольной оси элемента............................................................................................23
    • Расчет усиленных элементов на выносливость.....................................................................................27
  6. Учет влияния дефектов.................................................................................30
  7. Технология производства работ.....................................................................31
    • Принципиальные схемы усиления основных типов конструкций...........31
    • Подготовка основания под наклейку....................................................32
    • Раскрой холста или ламели.................................................................33
    • Приготовление праймера и адгезива....................................................34
    • Наклейка холста..................................................................................34
    • Наклейка ламели.................................................................................38
  8. Контроль качества.........................................................................................39
    • Входной контроль................................................................................39
    • Операционный контроль.......................................................................40
    • Приемочный контроль..........................................................................40
  9. Техника безопасности и охрана окружающей среды.......................................42

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Эталонная нагрузка......................................................................45

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Коэффициент уменьшения динамического воздействия временной нагрузки...................................................................................................................46

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Пример определения грузоподъемности усиленного пролетного строения с ненапрягаемой арматурой по опалубочным и арматурным чертежам........47

 

 

 

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения стандартов организации - ГОСТ Р 1..4 - 2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций».

Сведения о стандарте организации

  1. РАЗРАБОТАН федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет путей сообщения». Настоящий стандарт организации разработан под руководством д.т.н., профессора СГУПС – С.А. Бокарева; сотрудниками НИЛ «Мосты» - А.А. Неровных, П.П. Бардаевым, А.В. Дилем, Д.В. Проценко, П.А. Сенчиковым; в работе принимали участие сотрудник УрГУПС‚ к.т.н. – Д.Н. Смердов и специалист ООО «БАСФ Строительные системы», к.т.н. - А.Н. Костенко.
  2. ВНЕСЕН Обществом с ограниченной ответственностью «БАСФ Строительные системы».
  3. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом ООО «БАСФ Строительные системы» от 14 июня 2012 г. №72/06-04
  4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

 

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ


Применение системы внешнего армирования МВгасе для усиления главных балок железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов


Дата введения - 2012-06-14

1. Область применения

 

Настоящий стандарт организации (далее документ) распространяется на расчет, проектирование и технологию применения холстов и ламелей на основе углеродных волокон, входящих в состав системы внешнего армирования МВrасе (далее СВА), при ремонте и усилении главных балок железобетонных пролетных строений с ненапрягаемой арматурой железнодорожных мостов, расположенных на прямой.

Документ предназначен для организаций, выполняющих проектирование усиления указанных конструкций и работы по их усилению.

Необходимость усиления должна быть обоснована расчетами грузоподъемности, выполненными в соответствии с действующими нормативными документами. Чаще всего технологии с использованием СВА находят применение в следующих случаях:

  • восстановление несущей способности пролетных строений мостов и путепроводов при наличии дефектов, снижающих их грузоподъемность (сколы бетона, обрыв или коррозия арматуры и т.п.);
  • увеличение усталостного ресурса элементов пролетных строений;
  • повышение несущей способности пролетных строений, требующих усиления в связи с увеличением обращающейся нагрузки.

Требования, изложенные в разделах 4, 5, б, 7, 8, и 9, являются обязательными.

Работы по ремонту и усилению с применением рассмотренной в документе технологии следует производить в полном соответствии с утвержденным проектом производства работ.

Документ разработан с учетом требований действующей нормативной документации и в соответствии со статьями 11, 12, 17 Федерального закона от 27.12.2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании».

 

2. Нормативные ссылки

 

В стандарте СТО 70386662-101-2012 использованы ссылки на следующие нормативные документы:

СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНИП 2.05.03-84*
СНиП 3.06.07-86 Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний
ЦП-628 Инструкция по содержанию искусственных сооружений
СП 52.101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного натяжения арматуры
ГОСТ 25.601-80  Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей
ГОСТ 14359-69  Пластмассы. Методы механических испытаний. Общие требования
ГОСТ 14759-69 Клеи. Метод определения прочности при сдвиге
ГОСТ 14760-69 Клеи. Метод определения прочности при отрыве
ГОСТ 22690-88  Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля
ГОСТ 17624-87  Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности.
ГОСТ 12.1.004 Пожарная безопасность
ГОСТ 12.1.007  Вредные вещества. Классификация и общие требования по безопасности
СНИП 12-04-2002  Безопасность труда в строительстве

Руководство по определению грузоподъемности железобетонных пролетных строений железнодорожных мостов.

Руководство по пропуску подвижного состава по железнодорожным мостам.

 

3. Основные термины и определения

 

Мостовой переход - комплекс сооружений, включающий сам мост, участки подходных насыпей, а также регуляционньте и другие сооружения.

Железнодорожный мост - искусственное сооружение, состоящее из опор и пролетных строений, предназначенное для пропуска железнодорожного пути через какое-либо препятствие (водотоки, овраги, транспортные пути).

Железобетонное пролетное строение с ненапрягаемой арматурой - несущая конструкция мостового сооружения, воспринимающая нагрузку от веса мостового полотна, подвижного состава и пешеходов и передающая ее на опоры, изготовленная из железобетона с применением ненапрягаемой рабочей арматуры.

Класс элемента - несущая способность элемента, выраженная в единицах эталонной нагрузки.

Класс нагрузки - численный показатель, характеризующий эквивалентную нагрузку от подвижного состава в единицах эталонной нагрузки.

Эталонная нагрузка - эквивалентная нагрузка от подвижного состава по схеме Н1.

Категория моста по грузоподъемности - укрупненный показатель грузоподъемности железнодорожных мостов всех типов, который устанавливается в зависимости от допускаемой для обращения по мосту поездной нагрузки.

Система внешнего армирования МВгасе - комплексная система материалов, включающая ремонтные составы для восстановления поверхности, грунтовку, шпатлевку, холсты, ламели и стержни, эпоксидный клей для их укладки, защитные покрытия.

Холст - тканый материал на основе углеродных, арамидных, стеклянных или других волокон, предназначенный для восстановления и увеличения несущей способности конструкции.

Ламель - материал, представляющий собой углеродные, арамидные, стеклянные волокна или другие волокна, объединенные полимерной матрицей, предназначенный дпя восстановления и увеличения несущей способности конструкции.

Праймер - двухкомпонентная грунтовка на основе эпоксидной смолы, предназначенная для создания прочного сцепления с основаниями различного вида.

Адгезив - высокопрочный полимерный двухкомпонентный клеящий состав на основе эпоксидной смолы, предназначенный для монтажа всех типов холстов, ламепей и стержней системы МВгасе на специально подготовленное основание.

 

7. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ

 

Система внешнего армирования МВтасе включает в себя:

  • ремонтные составы Еmасо® Nаnосгеtе RЗ или Еmасо® Nаnосrеtе R4 для восстановления геометрии конструкций;
  • грунтовку МВrасе Рrimеr для оснований различного вида;
  • адгезивы МВrасе Saturant и МВrасе Lаminаtе Аdhеsivе;
  • однонаправленные холсты, ламинаты и стержни;
  • защитные и противопожарные покрытия.

Грунтовку (праймер) наносят на всю оклеиваемую поверхность для пропитки бетонного основания и обеспечения необходимого сцепления адгезива с бетонной поверхностью.

 

7.1 Принципиальные схемы усиления

Усиление изгибаемых балочных конструкций осуществляется наклейкой ФАП на нижнюю поверхность ребра с направлением волокон вдоль оси усиливаемой конструкции и вертикальных либо наклонных хомутов в приопорной зоне с направлением волокон перпендикулярно продольной оси или наклонной трещине. Также возможна наклейка ФАП на нижнюю поверхность ребра в виде U-образной обоймы.

На рисунке 7.1 показаны принципиальные схемы усиления. Материал усиления следует подводить максимально близко к опорным частям пролетного строения. Подьемки балок пролетного строения при монтаже СВА МВrасе не требуется.

В случае необходимости сопряжения отдельных отрезков холста их нахлест должен составлять указанные в проекте величины, но не менее 200 мм.


 

7.2 Подготовка основания под наклейку

 

Прочность основания на сжатие должна быть не менее 15 Мпа (прочность основания на сжатие определяется одним из методов неразрушающего контроля прочности бетона в соответствии с требованиями ГОСТ 22690-88 или ГОСТ 17624-87).

В случае недостаточной прочности поверхность бетона должна быть перепрофилирована ремонтным составом Еmасо Nаnосrеtе RЗ или Еmасо Nаnосrеtе R4.

Перед наклейкой усиливающих элементов бетонное основание должно быть выровнено. Допустимые отклонения от ровности поверхности не должны превышать 5 мм на базе 2 м или 1 мм на базе 0,3 м.

Поверхность бетона должна быть очищена от следов обработки герметиками, масляных пятен, цементного молочка, рыхлого материала и пыли, а также иметь шероховатость 0‚5÷1‚0 мм.

Очистка поверхности должна производиться путем пескоструйной обработки или обработки металлическими щетками с последующей высоконапорной промывкой водой. Обработке подвергается только поверхностный слой бетона до обнажения на поверхности крупного заполнителя.

На поверхность основания мелом, маркером или карандашом наносятся линии разметки в соответствии с принятой схемой наклейки элементов усиления.

После очистки и обработки поверхность бетона покрывают праймером с целью упрочнения основания и улучшения сцепления адгезива с бетоном.

При оборачивании конструкций (устройство хомутов или U-образной обоймы) наружные углы конструкции необходимо выполнить в виде фаски с катетом 2÷3 см или скругления радиусом 2÷3 см.

На внутренних углах ремонтными смесями должна быть выполнена талтель радиусом не менее 20 см. На рисунке 7.2 показаны примеры подготовки углов конструкции перед наклейкой холста.

Трещины с раскрытием более 0,3 мм должны быть отремонтированы низковязкими эпоксидными или полиуретановыми составами, трещины с меньшим раскрытием могут быть затерты полимерцементным раствором.

 

7.3 Раскрой холста или ламели

 

Раскрой холста или ламели производится в соответствии с принятой схемой наклейки и осуществляется на гладком столе (верстаке), покрытом полиэтиленовой пленкой.

При раскрое холста стол должен быть снабжен приспособлением для разматывания холста с бобины. Для резки холста следует использовать ножницы или острый нож, для резки ламели - ножовку с мелким зубом или алмазные отрезные диски.

При необходимости резки в продольном направлении (вдоль волокон) холст по линии разрезки должен быть предварительно обработан клеем БФ, предотвращающим распускание волокон в поперечном направлении.

 

7.4 Приготовление праймера и адгезива

 

Клеевые составы состоят из двух компонентов и поставляются в вёдрах в количествах, оптимальных для смешивания. Температура компонентов перед смешиванием должна быть в пределах +15 ÷ +25 °С.

Влить Компонент «В» в Компонент «А» без остатка его в ведре и смешать миксером, оснащенным шнековой насадкой, на малой скорости (~З00 об/мин) в течение 3 минут до образования однородной смеси.

При приготовлении праймера или адгезива (далее составов) компоненты А и В смешиваются в соотношении, указанном в технических описаниях на составы. Количество приготавливаемого состава не должно превышать технологические возможности его использования в течение времени жизнеспособности.

Дозирование компонентов должно осуществляться только взвешиванием каждого компонента отдельно. Объемное дозирование не допускается.

 

7.5 Наклейка холста

 

Перед нанесением адгезива на поверхность бетона последняя должна быть обработана праймером из расчета 0,2 кг/м2. Указанный расход праймера является ориентировочным и может изменяться как в большую, так и меньшую сторону в зависимости от шероховатости обрабатываемой поверхности.

Первый слой адгезива наносят на основание из расчета 1,1 кг/м2 с помощью мягкого валика. Толщина нанесения должна составлять 0,5÷0,8 мм.

Холст укладывают на первый слой адгезива. Холст должен быть прижат к поверхности пока адгезив еще влажный. В процессе укладки холста необходимо следить за соблюдением разметки схемы усиления. После укладки необходимо не менее двух раз с силой прокатать холст в направлении волокон от середины к краям с применением резинового ролика для проникновения адгезива в холст и удаления воздуха из слоя адгезива. После прокатки холста адгезив должен преступить на поверхности холста.

Перед укладкой второго и последующих слоев холста адгезив наносится из расчета 0,5 кг/м2; каждый последующий слой адгезива наносят не менее чем через 30 минут после укладки холста.

После укладки последнего слоя холста на его поверхность наносится финишный слой адгезива из расчета 0,5 кг/м2.

При монтаже внешнего армирования, состоящего из нескольких слоев, наклейку всех слоев холста предпочтительно выполнить в течение одной рабочей смены с последующим отверждением всего сечения.

В случае, если указанное не возможно по условиям производства работ, следует выполнить наклейку одного слоя по всей площади усиления, дождаться отверждения его, после чего таким же образом наклеить 2-ой и последующие слои.

По специфике производства работ можно выделить:

  • наклейку на горизонтальную поверхность снизу (наклейка холста на нижнюю поверхность ребра балки);
  • наклейку на вертикальную поверхность (устройство хомутов и U-образной обоймы).

При наклейке на горизонтальную поверхность снизу холст прижимают с одного конца и затем постепенно разглаживают и фиксируют по всей длине, как показано на рисунке 7.3. В зависимости от вязкости адгезива, наклейка холста производится непосредственно после его нанесения или после некоторой выдержки, за время которой вязкость адгезива увеличится и обеспечит надежную фиксацию холста.

При выполнении усиления на вертикальных поверхностях нанесение адгезива на основание производится сверху вниз. Наклейка вертикальных хомутов осуществляется путем прижатия холста в верхней части и постепенной укладки и разглаживания по высоте с последующей прокаткой, как показано на рисунке 7.4.

Наклейка наклонных хомутов на вертикальные поверхности производится путем фиксации холста в крайнем положении с последующей укладкой, разглаживанием и прокаткой по длине. Прокатка производится от середины к краям.

Для защиты от вандализма и агрессивной среды композиционные материалы, установленные на конструкцию, рекомендуется оштукатурить.

При эксплуатации элементов конструкций, усиленных ФАП, не требующих отнезащиты, находящихся на открытом воздухе или под воздействием ультрафиолетовых лучей, а также для придания декоративных свойств элементы усиления после отверждения адгезива должны быть покрыты защитным составом Маstеrsеаl® 588 (Маstеrsеаl® F1131).

Для защиты от огневых воздействий конструкций, усиленных внешним армированием, рекомендуется применять специальные огнезащитные панели, маты, краски, штукатурки и тд.

При последующем оштукатуривании поверхности холста для обеспечения лучшего сцепления на ещё влажный клеевой состав следует нанести сухой, предварительно промытый песок с фракцией 0,5÷1,4 мм.

После набора системой прочности на поверхность клея можно наносить любые штукатурки.

Для обеспечения безопасности (защиты от воздействий агрессивной среды, вандализма и т.д.), а также по эстетическим соображениям, элементы усиления после отверждения адгезива должны быть покрыты защитными составами Маstеrsеаl® 588 (Маstеrsеаl® F1131) или штукатуркой. Для лучшего сцепления этих покрытий с элементом усиления на поверхность последнего в процессе укладки финишного слоя адгезива посьтпают кварцевым песком крупностью 0,5÷1 мм.

 

7.6 Наклейка ламели

 

Перед наклейкой заготовки ламели раскладываются на рабочем столе (верстаке) и тщательно протираются смоченной ацетоном ветошью.

На подготовленную поверхность бетона адгезив наносится слоем толщиной 1÷2 мм. После этого на абсолютно сухой поверхности ламели формируют «А» профиль из адтезива с помощью специального изготовленного раздаточного устройства (кондуктора) или мастерка, при этом толщина слоя адгезива в середине должна составлять 2 мм, сужаясь к краям до 1 мм.

После нанесения адтезива ламель укладывают на основание и прокатывают жестким валиком для удаления воздуха из слоя адгезива. Избыток адгезива убирают шпателем.

В случае наклейки нескольких слоев ламели производится их предварительное склеивание на рабочем столе (верстаке), выдержка в течение срока полимеризации адгезива и последующая наклейка пакета на основание.

Наружная поверхность элемента усиления после его монтажа и выдержки в течение срока полимеризации может быть покрыта различными красками и составами в зависимости от указаний проекта.

 

8. Контроль качества

 

При производстве работ по усилению железобетонных конструкций композитными материалами следует соблюдать требования настоящего стандарта.

Соблюдение правил настоящего стандарта обеспечивается входным, операционным и приемочным контролем.

Требования к входному, операционному и приемочному контролю холстов и ламелей на основе углеродного волокна, компонентов для приготовления адгезивов и праймера, а также методы испытаний элементов усиления могут устанавливаться и уточняться техническими условиями на системы усиления внешним армированием из композитных материалов.

 

8.1 Входной контроль

 

Входной контроль распространяется на все материалы, используемые при производстве работ. До начала работ должно быть проверено наличие сопроводительной документации, выполнен осмотр состояния упаковки и внешнего вида материалов, проверен их вес.

Холсты и ламели, а также компоненты адгезивов и праймера‚ поставляются партиями. Партией считается количество материала одного назначения, изготовленное по одному технологическому режиму из сырья с однородными свойствами и оформленное одним документом о качестве.

Документ о качестве должен содержать следующую информацию:

  • наименование изготовителя;
  • дата оформления документа о качестве;
  • номер партии;
  • наименование продукции;
  • количество упаковочных мест;
  • результаты испытаний;
  • допустимый срок хранения;
  • отметки отдела контроля качества изготовителя.

Фактический срок хранения материалов не должен превышать допустимый.

 

8.2 Операционный контроль

 

Перед наклейкой холста или ламели осуществляется контроль качества основания в соответствии с требованиями, изложенными в п. 8.2 настоящего стандарта.

Внешний вид поверхности оценивается визуально, ровность - с помощью металлической линейки.

При приготовлении составов должна контролироваться точность дозирования компонентов, однородность массы состава после смешивания, отсутствие сгустков и посторонних включений.

При нанесении сосавов на поверхность бетона визуально и по весовому расходу контролируется толщина и равномерность слоя, отсутствие непокрытых участков.

При укладке и пропитке холста визуально и по весовому расходу контролируется толщина и равномерность слоя адгезива, отсутсвие непропитанных участков, складок, ориентация волокон, соблюдение разметки схемы усиления. Отклонение волокон от принятой проектом ориентации не должно превышать 5-ти градусов.

 

8.3 Приемочный контроль

 

По завершении отверждения адгезива осуществляется визуальный контроль с целью выявления внешних дефектов.

Контроль внутренних дефектов (непроклеенных мест, расслоении) осуществляется путем акустического зондирования, легкого простукивания поверхности материала усиления молотком, либо другим методом неразрушающего контроля.

По результатам контроля осуществляется оценка влияния расслоений на конструкционную целостность элемента усиления. При этом учитывается размер расслоении, их расположение и количество относительно общей площади элемента усиления.

Допускаются расслоения площадью не более 10 см2 каждое, суммарная площадь расслоений не должна превышать 3% от общей площади элемента усиления. Расслоения площадью более 10 см2 должны быть отремонтированы путем вырезания дефектных участков и установки заплатки с таким же количеством слоев. Нахлест заплатки в каждую сторону от дефектного участка должен быть не менее 200 мм.

Результаты входного, операционного и приемочного контроля заносятся в сопроводительную документацию производства работ.

 

9. Техника безопасности и охрана окружающей среды

 

При производстве работ по внешнему армированию необходимо выполнять требования техники безопасности в соответствии со СНИП 12-04-2002 и ВСН 37-84.

В соответствии с ГОСТ 12.1.004 защиту элементов внешнего армирования от пожара следует осуществлять с использованием жаростойких покрытий.

Все процессы, связанные с приготовлением адгезивов и праймера, необходимо производить на открытом воздухе или в хорошо проветриваемом помещении.

Составы готовятся на ровной поверхности, покрытой бумагой, которая убирается и сжигается в конце каждого рабочего дня. При приготовлении адгезивов и праймера на открытом воздухе рабочие должны находиться с наветренной стороны.

Запрещается утилизировать неиспользованные составы до отверждения. Они не должны закапываться или сжигаться. После отверждения адгезивы и праймер утилизируются как пластмасса..

Вблизи места работ не должны находиться посторонние люди, запрещается принимать пищу, курить, пользоваться открытым огнем.

При работе с составами необходимо следить за чистотой рук и одежды. На открытые участи тела рекомендуется наносить защитный крем.

При попадании составов на кожу необходимо незамедлительно промыть это место теплой водой и протереть тампоном, смоченным в этиловом спирте. При попадании составов в глаза необходимо незамедлительно промыть их теплой водой и немедленно обратиться к врачу.

При работе с адгезивами и праймером и при подготовке холстов и ламелей необходимо, в соответствии с ГОСТ 12.1.007, выполнять следующие требования:

  • все рабочие должны применять средства индивидуальной защиты - перчатки, очки, респиратор;
  • все рабочие должны пройти вводный инструктаж и инструктаж на рабочем месте;
  • к работе с составами допускаются лица, прошедшие медицинский осмотр и имеющие допуск.

Ремонтные работы на высоте более 1,3 м должны выполняться с подвесных или стоечных подмостей, люлек или других средств, обеспечивающих безопасное выполнение работ.