+7 (499) 226-91-87

Исследования и разработки

ОДМ 218.3.027-2013. Рекомендации по применению тканевых композиционных материалов при ремонте железобетонных конструкций мостовых сооружений


ОДМ 218.3.027-2013

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ


 

 

 

 

 

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ТКАНЕВЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ РЕМОНТЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ

 

 

 


ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО

(Росавтодор)

 

МОСКВА 2013

 

 

Предисловие

  1. РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Российский дорожный научно-исследовательский институт «РОСДОРНИИ»»
  2. ВНЕСЕН Управлением эксплуатации и сохранности автомобильных дорог Федерального дорожного агентства Министерства транспорта Российской Федерации
  3. ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства Министерства транспорта Российской Федерации от 01.04.2013 № 413-р
  4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
  5. ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР

 

 

Настоящий отраслевой методический документ ОДМ 218.3.027-2013 не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Росавтодора.

 

 

Содержание

  1. Область применения........................................................................................1
  2. Нормативные ссылки.......................................................................................2
  3. Термины и определения...................................................................................4
  4. Обозначения и сокращения.............................................................................4
  5. Применяемые материалы................................................................................6
  6. Методика расчёта и подбора сечения композиционного материала..................8
    • Усиление железобетонных балок пролётных строений эксплуатируемых мостовых сооружений...........................................................................8
      • Общие положения.......................................................................8
      • Расчёт сечений по первому предельному состоянию...................9
      • Расчёт сечений по второму предельному состоянию...................16
    • Усиление железобетонных плит пролётных строений..............................20
    • Усиление железобетонных элементов опор............................................21
  7. Конструктивные и технологические требования................................................23
    • Подготовительные работы.....................................................................23
    • Технология усиления............................................................................28
    • Рекомендации по безопасности работ...................................................33
  8. Контроль качества работ................................................................................37
    • Входной контроль................................................................................37
    • Операционный контроль.......................................................................38
    • Приёмочный контроль..........................................................................39
    • Рекомендации по мониторингу и научному сопровождению..................40

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Требования к составу клеевой смеси...........................................43

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Примеры расчёта........................................................................45

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Перечень типовых проектов железобетонных  балочных пролётных строений (к п.6.1.2 текста ОДМ)...............................................................................49

Библиография..........................................................................................................52

 

 

 

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ


Рекомендации по применению тканевых композиционных материалов при ремонте железобетонных конструкций мостовых сооружений


1 Область применения

1.1 Настоящий отраслевой методический документ  содержит рекомендации по ремонту и усилению эксплуатируемых железобетонных конструкций мостовых сооружений на автомобильных дорогах общего пользования федерального значения с помощью тканевых композиционных материалов  на основе высокопрочных углеродных волокон с целью увеличения или восстановления несущей способности конструкций. Ограничения по климатическим условиям приведены в разделе 7.2.

1.2 Положения настоящего методического документа предназначены для применения организациями, выполняющими работы по проектированию усиления конструкций и осуществляющими ремонтные работы эксплуатируемых мостовых сооружений.

1.3 Усиление композиционными материалами железобетонных конструкций пролётных строений и опор рекомендуется применять при несоответствии фактической несущей способности требованиям действующих нормативных документов. Фактическую грузоподъёмность пролётных строений и несущую способность отдельных элементов пролётных строений и опор определяют по ОДН 218.0.032-2003 [1] с учётом результатов обследования (испытания) конструкций. Для конструкций с дефектами и повреждениями учитывают влияние дефектов и повреждений на несущую способность и жёсткость конструкций.
Увеличение несущей способности элементов конструкций требуется при необходимости пропуска сверхнормативной нагрузки (тяжеловесного транспортного средства) и компенсации утерянной несущей способности (например, из-за уменьшения сечения арматуры из-за коррозии, повреждения бетона, увеличения постоянной нагрузки на сооружение).
Рекомендуемый диапазон длин пролётных строений, при которых применение тканевых материалов наиболее рационально – пролёты в свету 15÷20 м для балок с каркасной арматурой и пролёты 18÷33 м для предварительно напряжённых балок.

1.4 Усиление с использованием композиционного материала на основе тканей из углеродных волокон позволяет восстановить работоспособное состояние конструкций и повысить долговечность сооружения или его конструктивных частей  и элементов. Применение подобных материалов для усиления рекомендуется при снижении несущей способности балок или плит пролётных строений до 50 %, а элементов опор – до 30 %.

1.5 Помимо усиления (восстановления несущей способности) композиционные материалы на основе тканей рекомендуется использовать для устранения имеющихся повреждений железобетонных конструкций: механических повреждений, трещин в защитном слое бетона конструкций, а также с целью компенсации недостаточной толщины защитного слоя.

 

 

2 Нормативные ссылки

В настоящем методическом документе ОДМ 218.3.027-2013 использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 8728-88 Пластификаторы. Технические условия
ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ. Технические условия
ГОСТ 9077-82 Кварц молотый пылевидный. Общие технические условия
ГОСТ 10178-85 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия
ГОСТ 10587-93 Смолы эпоксидно-диановые неотверждённые. Технические условия
ГОСТ 17624-87 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности. Взамен ГОСТ 17624-78, ГОСТ 24467-80
ГОСТ 22690-88 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля
ГОСТ 22904-93 Конструкции железобетонные. Магнитный метод определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры
ГОСТ 25601-80 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания плоских образцов на растяжение при нормальной, повышенной и пониженной температурах
ГОСТ 25706-83 Лупы. Типы, основные параметры. Общие технические требования
ГОСТ 28570-90 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкции
ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.1.013-78 ССБТ. Строительство. Электробезопасность. Общие требования
ГОСТ 12.3.002-75* Процессы производственные. Общие требования
ГОСТ 12.4.011-89  Система стандартов безопасности труда. Очки защитные. Термины и определения
Свод правил «СП 35.13330.2011 "Мосты и трубы"». Актуализированная редакция. СНиП 2.05.03-84*. –М. 2011

 

 

3 Термины и определения

В настоящем ОДМ применены следующие термины с соответствующими определениями.

1 мостовое сооружение: Искусственное сооружение над различными препятствиями для пропуска различных видов транспорта и пешеходов, а также водотоков, селей, скота, коммуникаций различного назначения. К этой группе сооружений относятся мосты, путепроводы, эстакады, виадуки, скотопрогоны, трубопроводы.

2 работоспособное состояние конструкций пролётных строений и опор: Состояние, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять полностью или частично заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической или конструкторской (проектной) документации.

3 композиционный материал: Материал, состоящий из матрицы, армированной  тканевыми материалами с высокопрочными волокнами (наполнитель матрицы). Наполнитель матрицы представлен в данном ОДМ трёх видов:

-ленты - ширина полос до 300 мм;
-холсты - ширина полос свыше 300 до 500 мм;
-ткани - ширина материала свыше 500 мм.

 

 

6.2 Усиление железобетонных плит пролётных строений

При усилении плит с целью восстановления или увеличения несущей способности используют ленты шириной 250÷300 мм, наклеиваемые снизу и(или) сбоку (поз. 1 и 2 на рис. 7). Возможны две принципиальные технологии усиления. Первая из них применима при усилении плит, не имеющих повреждений, снижающих несущую способность, и предназначенных для повторной эксплуатации в условиях повышенного уровня нагружения. Как правило, в этих случаях проводят и замену продольных швов омоноличивания. Демонтаж плит даёт возможность вести усиление без подмостей, разместив усиляемую плиту на ремонтируемом сооружении. В этом случае для усиления наклеивают ленты снизу и на две боковые поверхности (рис. 7,а). Количество лент определяется расчётом по первому и второму предельным состояниям, принимая во внимание, что усиление производят по недостающему изгибающему моменту, включающему в себя помимо момента от временной нагрузки и момент от постоянной нагрузки от слоёв дорожной одежды мостового сооружения.

Вторая технология предусматривает усиление повреждённых плит, то-есть плит с уменьшенной жёсткостью из-за наличия различных повреждений. При проверке прочности по наклонному сечению крайних плит горизонтальные волокна в расчёт не принимают, а учитывают сечения только вертикальных волокон (в пределах расстояния «с» по рисунку 4). В этом случае вначале выполняют восстановительные работы (инъецирование трещин, заделку сколов, бетонирование повреждённых стенок и др.) и после этого осуществляют усиление.

Усиление лентами эксплуатируемых сооружений осуществляют, как правило, снизу, проводя работы с подмостей. Для крайних плит с повреждением защитного слоя имеется возможность усиления восстановленного защитного слоя по фасаду. При усилении фасадных поверхностей рекомендуется применять ленты или холсты с двунаправленными волокнами (поз. 2 на рис. 7 б).

1– ленты, наклеиваемые снизу, 2 – ленты, наклеиваемые сбоку
Рисунок 7 – Схемы усиления плит
а) демонтированных с пролётного строения,
б) в составе пролётного строения

 

 

6.3 Усиление железобетонных элементов опор

Использование тканевых композиционных материалов при ремонте опор наиболее эффективно при усилении круглых элементов – сплошных бетонных стоек опор или оболочек. Холсты или ленты наматывают на стойку, начиная с верхних участков. При отсутствии горизонтальных трещин в стойках допускается использование однонаправленных тканей.

Усиление круглых стоек за счёт создания внешней обоймы из КМ осуществляют в случае, когда необходимо увеличить их несущую способность для повышения грузоподъёмности опор. При этом внешняя обойма из КМ выполняет ту же функцию, что и кольцевая арматура, охватывающая вертикальные стержни стоек. Сечение дополнительного армирования может быть определено по формуле 15 с использованием коэффициентов условия работ mQ  и mк .

где: ΔQ – увеличение вертикальной нагрузки Q на стойку опоры;
Rxa; Fxa – расчётное сопротивление арматуры хомутов и площадь их сечения на единице высоты стойки;
mQ – коэффициент условия работ, равный соотношению модулей упругости стали и лент из углепластика (mQ = 0,8÷0,85);
mк – коэффициент условия работы композиционного материала, принимаемый равным:

mк = 1,0 – для сплошного сечения тела стойки без трещин,
mк = 1,1 – для сплошного сечения тела стойки при наличии в ней трещин раскрытием до 0,15 мм (m=1,15  - с раскрытием трещин >0,15 мм),
mк = 1,2 – для оболочек, заполненных бетоном,
mк = 1,25 – то же, с раскрытием трещин до 0,15 мм (m=1,3 – с раскрытием трещин свыше 0,15 мм).

Усиление холстами стоек или ригелей прямоугольного сечения наиболее эффективно при увеличении их несущей способности на действие поперечной силы. При расчёте усиления сечение композиционного материала принимается с коэффициентом условия работы mQ.

При усилении ригелей, изгибаемых при действии временной нагрузки, необходимость усиления на участках появления растягивающих напряжений определяют по величине возможного удлинения волокон бетона на отдельных участках ригеля. При необходимости усиления прямоугольных элементов опор с использованием холстов подбор сечений холстов осуществляют с учётом возможной коррозии арматуры из-за недостаточного защитного слоя: при толщине бетона защитного слоя < 10 мм добавляют один слой холста (ленты) к тому, что требуется по расчёту. Углы прямоугольных элементов скругляют.

 

 

7 Конструктивные и технологические требования

Перечень работ, выполняемых в процессе усиления, приведён на схеме рис. 8. Работы отнесены к трём основным видам – подготовительные работы, работы по усилению и контроль качества работ.

 

 

7.1 Подготовительные работы

Подготовка к наклейке предусматривает очистку и выравнивание поверхностей конструкций.

а) Очистка.

Очистку поверхности бетона в зависимости от ее состояния выполняют механическим, гидравлическим или комбинированным способом, с учётом наличия технологического оборудования.

Для механической обработки поверхности используют перфораторы, металлические щётки, пескоструйные и дробеструйные установки. Для гидравлической обработки поверхности применяют водоструйные установки высокого (1-5 МПа) давления. Комбинированный способ подготовки железобетонной   поверхности   предполагает  последовательное  использование технологического оборудования для механической и гидравлической обработки поверхности или использование водопескоструйной установки высокого давления воды.

Подготовка поверхности бетона заключается в очистке от затвердевшего «цементного молока», лакокрасочных покрытий, слоев старых ремонтных и грунтовочных материалов, загрязнений и высолов. Для очистки  бетонной  поверхности  от загрязнений нефтепродуктами, жирами и другими органическими соединениями используют органические растворители (уайт- спирит, сольвент и др.), растворы моющих средств, соды. При использовании любого из способов подготовки поверхности участки слабого бетона удаляют с обязательным заглублением в «здоровый» бетон.

После удаления повреждённого бетона поверхность подвергают песко- или водоструйной обработке. Для пескоструйной обработки применяют только сухой природный песок по ГОСТ 8736. Требования к зерновому составу песка назначают с учётом применяемого технологического оборудования. Расход песка принимают из расчёта 0,02-0,05 м3 на м2 подготавливаемой поверхности в зависимости от её состояния.

Выступающую на поверхность арматуру следует очистить от продуктов коррозии. При невозможности полной очистки пескоструйным способом допускается использование преобразователей ржавчины, которые наносят на арматуру малярной кистью в два-три приёма. По истечении 1-3 суток продукты взаимодействия преобразователя и ржавчины тщательно смывают водой, а обработанный участок просушивают воздухом под давлением 1-2 атм.

б) Выравнивание поверхности

Чтобы исключить концентрацию напряжений в наклеиваемых лентах и обеспечить в них равномерное распределение растягивающих напряжений, рекомендуется проверять ровность поверхности с помощью 1-метровой рейки. Допускается максимальное отклонение 1 мм на полосе длиной 30 см.

Если данное требование не соблюдается, то выравнивают поверхность, удалив предварительно выступающие части поверхности абразивным инструментом со срезкой углов 1:5 и закруглением острых кромок (рис. 9).

Допускаемая неровность поверхности - не более 5 мм на базе 2 м или 1 мм на базе 0,3 м. Мелкие дефекты (сколы, раковины, углубления до 5 мм) устраняются с применением полимерцементных составов либо эпоксидных составов с наполнением молотым кварцевым песком. Выравнивание значительных (более 25 см2) участков поверхности производится с использованием полимерцементных ремонтных составов путем ручной шпатлевки.

1– срезка углов выступов; 2– заполнение впадин клеевым составом;
3 – бетонирование ниш после удаления слабого бетона  
Рисунок 9 – Схема неровностей в бетонной конструкции (разрез по стенке) до подготовки поверхности и после подготовки поверхности к наклейке

Поверхность очищают от краски, масла, жирных пятен, цементной пленки. Очистку поверхности осуществляют путем образивоструйной обработки или обработки металлическими щетками с последующей высоконапорной промывкой водой (под давлением не менее 50 атм).

В случае разрушения (отслоения) защитного слоя бетона в результате коррозии арматуры, обнаженную арматуру очищают от продуктов коррозии, обрабатывают ее грунтом (преобразователем ржавчины) и после этого восстанавливают защитный слой ремонтными составами.

При устройстве обойм и хомутов из холстов в поперечном направлении конструкции на её наружных углах устаивают фаски с катетом 1-2 см, либо предусматривают галтель с радиусом 1-2 см, а на внутренних углах выполняют галтель радиусом не менее 20 см  (рис. 10).

Рисунок 10 – Подготовка углов конструкции перед наклейкой холстов

в) Работа с трещинами

Трещины с раскрытием более 0,30 мм инъектируют низковязким эпоксидным составом, трещины с меньшим раскрытием могут быть затерты полимерцементным раствором. После подготовки поверхности на неё наносятся мелом линии разметки в соответствии с принятой проектом схемой приклеивания элементов внешнего армирования. После подготовки поверхности определяют прочность бетона на участках, где предполагается наклейка лент. Прочность бетона определяют механическими методами неразрушающего контроля в соответствии с требованиями ГОСТ 22690.

Рекомендуется, чтобы класс бетона по прочности (на сжатие) усиляемых балок пролётных строений был не менее В25. Усиление сжатых элементов (колонн)  выполняют при классе бетона по прочности не менее В20. Если бетон в зоне усиления не удовлетворяет указанным требованиям, осуществляют его упрочнение (например, с помощью пропитки), либо замену. При замене защитного слоя бетона на новый необходима проверка когезионной прочности нового бетона (раствора): желательно иметь прочность не меньше расчётного сопротивления бетона растяжению (Rbt).

 

 

7.2 Технология усиления

7.2.1 Раскрой холстов производится в удобных для работы условиях в соответствии с принятой проектом схемой наклейки.

Раскрой холстов осуществляется на гладком столе (верстаке), покрытом полиэтиленовой пленкой. Рекомендуется, чтобы стол был снабжен приспособлением для разматывания холстов с бобины. Для резки холстов используют ножницы или острый нож. Нарезанные холсты сматываются в рулон, снабжаются этикеткой с указанием номера, размера и количества заготовок и помещаются в полиэтиленовый мешок.

7.2.2 При приготовлении клея компоненты А и Б (эпоксидная смола и отвердитель) смешиваются в соотношениях, определяемых техническими условиями. Рекомендуемый максимальный объём разовой навески клеевой смеси - 8 л (достаточно для нанесения одного слоя на половину длины балки длиной 24 м).

Приготовление клея производится в чистой металлической, фарфоровой, стеклянной или полиэтиленовой емкости объемом не менее 3-х литров следующим образом. В емкость отвешивается необходимое количество компонента А, добавляется требуемое по соотношению количество компонента Б и производится тщательное перемешивание вручную деревянной или алюминиевой лопаткой, либо с помощью низкооборотной дрели с насадкой (до 500 оборотов в минуту с целью ограничения аэрации смеси). Емкость закрывают крышкой, снабжают этикеткой с указанием времени приготовления и передают к месту производства работ.

7.2.3 Перед нанесением на бетонное основание слоя клея поверхность бетона продувают сжатым воздухом, после чего на поверхность наносят праймерный слой с целью пропитки бетона и заполнения мелких неровностей. На высохшую поверхность наносят первый слой клея с помощью шпателя, кисти, валика с коротким ворсом.

На слой клея укладывают (раскатывают) холст (ленту) с одного края усиляемой конструкции до другого. В процессе укладки необходимо следить, чтобы внешняя кромка ленты была параллельна линии разметки на бетоне.

Холсты (ленты) раскатывают таким образом, чтобы в них не было складок и без излишнего натяжения. После укладки осуществляется прикатка (прижатие) холста (ленты), в процессе которой происходит его пропитка. Прикатку осуществляют с помощью шпателя или жесткого резинового валика от центра к краям строго в продольном направлении (вдоль волокон холста).

Перед укладкой второго слоя холста (при многослойной схеме внешнего армирования) на прикатанный первый слой холста наносится следующий слой клея. Укладка и прикатка второго и последующих слоев холста производится аналогичным образом. После укладки последнего слоя холста на его поверхность наносится финишный слой клея. Расход клея при приклеивании элементов внешнего армирования зависит от качества поверхности конструкции, типа состава, температуры и влажности окружающей среды и указывается в проекте производства работ.

7.2.4 По специфике производства работ можно выделить три области приклеивания холстов:

-приклеивание на горизонтальные поверхности сверху (например, для усиления плиты над ребром балки или поверхности нижней плиты внутри коробок);

-приклеивание на горизонтальные поверхности снизу;

-приклеивание на вертикальные поверхности.

При наклейке на горизонтальные поверхности сверху холст постепенно укладывается без натяжения от центра к краям, разглаживается и прикатывается валиком. Укладка осуществляется двумя рабочими. Укладка каждого последующего слоя может начинаться сразу же после завершения прикатки предыдущего слоя.

При наклейке на горизонтальные поверхности снизу («потолочная» наклейка) холст прижимается (фиксируется) с одного конца и затем постепенно укладывается и прикатывается по всей длине. При этом холст можно предварительно нарезать (заготовить) на отрезки проектной длины, либо постепенно разматывать с бобины и обрезать по месту в процессе приклеивания. Прикатка холста осуществляется от центра к краям с целью предотвращения образования складок. Как правило, приклеивание холста на потолочную поверхность осуществляется двумя рабочими.

7.2.5 В зависимости от вязкости клея (определяемой в значительной мере температурой окружающей среды), приклеивание холста производится непосредственно вслед за нанесением клея, либо после некоторой выдержки (не превышающей 20 мин), за время которой вязкость клея возрастает, обеспечивая тем самым фиксацию холста на потолочной поверхности (холст не отслаивается после прикатки). Время выдержки определяется экспериментально путем пробного приклеивания. Продолжительность выдержки перед приклеиванием каждого последующего слоя определяется аналогичным образом. Рекомендуется, чтобы количество приклеиваемых слоёв ткани не превышало шести. Если по расчётам необходимое количество слоёв лент усиления превышает шести, то желательно искать альтернативные методы усиления (например, с использованием стальных профилей или пучков).

7.2.6 При выполнении внешнего армирования на вертикальных поверхностях нанесение клея на основание производится сверху вниз. Приклеивание поперечных относительно оси конструкции полос холста осуществляется путем фиксации (прижатия) холста в верхней части и постепенной укладки и разглаживания по высоте с последующей прикаткой.

Приклеивание продольных полос холста на вертикальные поверхности производится путем его фиксации в крайнем (левом или правом) положении с последующей укладкой и прикаткой его по длине. Время выдержки перед приклеиванием каждого последующего слоя определяется таким же образом, как и при приклеивании на горизонтальные поверхности.

Выполнение многослойных элементов внешнего армирования на вертикальных поверхностях в продольном и поперечном направлениях («сетка») производится путем последовательного послойного приклеивания полос холста попеременно в 2-х направлениях. Операции по приклеиванию холстов могут выполняться при температуре окружающей среды в диапазоне +5 оС - +35 оС; при этом следят, чтобы температура бетона основания не была ниже 5 оС и выше температуры точки росы на 3 оС.

7.2.7 Клеи не наносят на замерзшие поверхности. В случаях, когда температура поверхности бетона ниже допустимого уровня, может иметь место недостаточное насыщение волокон и/или низкая степень отверждения смолы, что отрицательно скажется на работе системы внешнего армирования. Для повышения температуры основания могут быть использованы дополнительные локальные источники тепла. Клеи не наносят на мокрую поверхность. Открытую влагу удаляют, поверхность вытирают и продувают сжатым воздухом.

Полное отверждение клея в естественных условиях происходит в течение нескольких суток и в значительной мере зависит от температуры окружающей среды. Как правило, время отверждения составляет не более 24 часов при температуре выше 20 оС и не менее 36 часов при температуре от 5 оС до 20 оС.

 7.2.8 Для обеспечения безопасности (пожарной, защиты от вандализма) или по эстетическим соображениям элементы внешнего армирования на заключительной стадии работ могут быть дополнены различными покрытиями, совместимыми с эпоксидным связующим (красками на эпоксидной основе, полиуретановыми покрытиями, специальными огнеупорными составами). Для лучшего сцепления этих покрытий с элементом внешнего армирования поверхность последнего после укладки финишного слоя связующего присыпается тонким слоем сухого песка крупностью 0,5÷1,5 мм.

Область применения технологии усиления с использованием лент и холстов ограничена по характеристикам клеевого состава, а именно: на территориях с минимальной среднесуточной температурой воздуха наиболее холодных суток (в зимний период) с обеспеченностью 0,95 не ниже минус 40 ºС по СНиП 23-01 [4], а также температурах воздуха теплого периода года с обеспеченностью 0,95 не выше плюс 30 ºС по СНиП 23-01.

При раскрытии трещин в балках на момент обследования (то есть при действии только постоянной нагрузки) на величину, не превышающую указанную в Своде правил от воздействия временной нагрузки, допускается выполнить лишь поверхностную герметизацию трещин. Эти работы, направленные на повышение долговечности железобетонных балок, рассматриваются как временные, обеспечивающие безопасную эксплуатацию конструкций на период не более 10 лет.

Поверхностная герметизация может выполняться и после вскрытия бетона вдоль трещин на глубину не более толщины защитного слоя и на ширину 15±5 мм. Вскрытый канал заполняют клеевым составом или  полимерраствором. После отверждения клея поверх трещины наклеивают ленту шириной 150÷200 мм (в зависимости от очертания трещины) с двунаправленными волокнами. Глубинная герметизация предусматривает инъецирование трещин с последующей наклейкой тканевых материалов.

7.2.9 При частом расположении мелких трещин на локальном участке поверхности балки допускается перекрытие этого участка холстами  с однонаправленным расположением волокон. Наклейка тканевых материалов наиболее эффективна при  наличии силовых трещин в зоне максимальных главных напряжений балок, при нейтрализации трещин в сваях-оболочках или круглых сваях, усилении защитного слоя любых железобетонных конструкций.

 

 

7.3 Рекомендации по безопасности работ

7.3.1 Общие положения

Все работы производят при строгом соблюдении правил и норм техники безопасности и противопожарной защиты, установленных ГОСТ 12.1.007, ГОСТ 12.3.002,  ГОСТ 12.4.009,  ВСН-37-84 [5].

Места производства работ обустраивают инвентарными подмостями или лесами и настилами таким образом, чтобы расстояние между настилом и обрабатываемой поверхностью конструкции составляло 1÷1,2 м, а высота яруса – 2 м. Ширина подмостей или лесов принимают не менее 1,0 м, что обеспечивает свободное перемещение рабочих вдоль всего фронта работ. Ремонтные работы на высоте более 2,0 м выполняют с подвесных или стоечных подмостей, люлек или других средств, обеспечивающих безопасное выполнение работ. Леса и подмости, применяемые для производства работ на высоте, следует предусматривать прочными, настил не должен иметь зазоров, по периметру лесов и подмостей следует устраивать перила. С целью обеспечения безопасности работ рекомендуется  также использовать передвижные инвентарные люльки, специализированные подъёмно-транспортные машины и оборудование, машины для инспекции и осмотра сооружений.

Для работников, занятых обработкой бетонной поверхности, предусматривают следующую индивидуальную защиту (в соответствии с ГОСТ 12.4.011 и типовыми отраслевыми нормами):

-защитная каска типа шлема с прозрачным щитком, закрывающим лицо,

-респиратор,

-противогазы марок ППФ-95 или ППФ-95С (на случай аварийного разливания кислот или органических растворителей),

-защитные очки;

-спецодежда, не пропускающая воду с плотно застёгивающимися манжетами и воротом,

-резиновые фартуки, сапоги и перчатки (при работе с кислотами, щелочами, при приготовлении клеевых составов).

Используемое технологическое оборудование должно иметь паспорта. Строительные механизмы и электрический инструмент следует заземлять. Лица, привлекаемые к работе с технологическим оборудованием должны пройти инструктаж.

Тканевые материалы из углеродных волокон не представляют опасности для здоровья в условиях нормальной эксплуатации и при соблюдении правил безопасности работы с ними. Однако при непосредственном выполнении работ по усилению волокна могут привести к раздражению кожи, глаз и слизистых оболочек. Поэтому при выполнении работ с ними целесообразно пользоваться индивидуальными средствами защиты.

 

 

7.3.2 Безопасность работы с ремонтными составами

Все работающие с клеями должны пройти вводный инструктаж и инструктаж на рабочем месте по технике безопасности и проходить повторный инструктаж не реже одного раза в три месяца. Все процессы, связанные с приготовлением клея, рекомендуется выполнять в изолированных помещениях, снабжённых приточно-вытяжной вентиляцией. Разрешается приготавливать клей в небольших количествах (до 20 кг в смену) в общем помещении с легко открывающимися рамами и фрамугами для проветривания комнаты, но на специальных рабочих местах, оборудованных местным отсосом воздуха. В помещении, где работают с эпоксидными составами, запрещается принимать пищу, курить, пользоваться открытым огнём (паяльные лампы, различные горелки, газо- и электросварка и т.д.)

Летом рекомендуется приготавливать клеи на открытом воздухе. Рабочие при этом находятся с наветренной стороны, чтобы ветер уносил от  них токсичные пары, выделяющиеся из клея. В местах выполнения работ по приготовлению и применению ремонтных материалов вывешивают инструкции по эксплуатации оборудования, правила по технике безопасности с указанием лиц, ответственных за проведение ремонтных работ. Требования безопасности соблюдают и при подготовке поверхности к нанесению клеев на эпоксидной основе. Компоненты клея хранят на складе в герметичных ёмкостях. Производственный персонал может быть  допущен к выполнению работ по подготовке составов, их нанесению на поверхности конструкций только при наличии индивидуальной защиты, соответствующей требованиям ГОСТ 12.4.011.

Все отходы утилизируют согласно существующему законодательству. В зоне, где проводится работа по приготовлению клея, запрещается принимать пищу, курить, пользоваться открытым огнём. Около рабочего места  рекомендуется иметь чистую воду, свежеприготовленный физиологический раствор (0,6÷0,9%-ный раствор хлористого натрия), чистое сухое полотенце, протирочный материал.

К работе с клеями допускаются лица, прошедшие медицинский осмотр и имеющие допуск. При работе с эпоксидными смолами и их отвердителями требуется аккуратность и строгое соблюдение правил безопасности. Необходимо следить за чистотой рук, полотенец, спецодежды, рабочих столов, инструментов и посуды. При работе пользуются защитными очками. Спецодежду меняют не реже одного раза в неделю.

Тщательное мытье рук производят не только во время перерывов (туалет, приём пищи) и после окончания работы, но и после случайного загрязнения рук смолой и отвердителем. При попадании на кожный покров эпоксидной смолы или отвердителя немедленно промывают это место теплой водой и протирают тампоном, смоченным в этиловом спирте. Для защиты кожи рук применяют резиновые перчатки или защитные  мази и пасты, силиконовый крем и др. При попадании клея в глаза необходимо сразу промыть их большим количеством  тёплой воды и немедленно обратиться к врачу.

Попавшую на рабочее место или инструмент эпоксидную смолу удаляют ацетоном, а затем этот предмет или место вымывают теплой водой с мылом.

 

 

7.3.3 Безопасность работ при инъецировании трещин

Мероприятия по технике безопасности при производстве инъекционных работ и работ по лечению трещин в балках пролётных строений, насадках и столбах-оболочках опор мостов должны отвечать требованиям ГОСТ 12.1.013 и ВСН 37-84 [5] .

К инъекционным работам допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие обучение по правилам техники безопасности. Рабочие допускаются к работам после прохождения медицинского осмотра, обучения их способам первой помощи при несчастных случаях.

Работы, связанные с обслуживанием стандартных механизмов и приспособлений, выполняют в соответствии с требованиями типовых инструкций и указаний по технике безопасности для данного оборудования. Растворонагнетатели рекомендуется проверять до начала работ под давлением, в 1,5 раза превышающим предусмотренное проектом (регламентом). Запрещается пользоваться установками, работающими под давлением при отсутствии или неисправности манометров. Исправность манометров  проверяют ежедневно перед началом работы.

Перед началом сверлильных работ проверяют состояние перфораторов, их заземление, опробуют инструмент на холостом ходу.

Во время бурения перфораторами не рекомендуется:

-производить работы без пылеулавливания;

-при заклинке бура придерживать его руками;

-работать без защитных очков;

-извлекать заклинившийся бур без ключа и специального приспособления.

Рабочих, занятых на инъекционных работах, следует снабжать спецодеждой, предусмотренной действующими нормами на спецодежду для бетонщиков.

 

 

8 Контроль качества работ

Требования  к входному, операционному и приёмочному контролю углеродных лент и холстов, контролю компонентов для приготовления клея, а также методы испытаний элементов усиления могут устанавливаться и уточняться техническими условиями на системы усиления внешним армированием из  композитных материалов. Соблюдение требований по контролю способствует обеспечению надёжности усиления несущих конструкций и продлению их срока службы.

 

 

8.1 Входной контроль

Входной контроль распространяется на все используемые при производстве работ материалы. До начала работ проверяется наличие сопроводительной документации, производится осмотр состояния упаковки и внешнего вида материалов, проверяется их вес.

Углеродные ленты, компоненты для приготовления клея 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 обычно содержит следующие данные:

-наименование предприятия-изготовителя;

-дата оформления документа о качестве;

-номер партии;

-наименование продукции;

-количество упаковочных мест;

-результаты испытаний;

-допустимый срок хранения;

-соответствие требованиям Технических условий;

-штамп и подпись отдела контроля качества предприятия-изготовителя.

Перед приготовлением клеевого состава проверяется наличие сопроводительной документации и качество упаковки компонентов. Фактически срок хранения материалов не должен превышать допустимый срок по паспорту.

 

 

8.2 Операционный контроль

При операционном контроле проверяют качество поверхности и качество наклейки материалов. Качество подготовки железобетонной поверхности оценивают по её чистоте, влажности поверхностного слоя бетона (отсутствие влаги на поверхности), ровности. Качество подготовки железобетонной поверхности конструкций по чистоте и влажности контролируют визуально.

Ровность бетонной поверхности контролируется с помощью линейки или рейки длиной 1 м. При невыполнении условия ровности поверхности выравнивают. Прочность бетона основания определяется одним из методов неразрушающего контроля прочности в соответствии с ГОСТ 22690 или ультразвуковым методом в соответствии с ГОСТ 17624.

В процессе приготовления клея контролируется точность дозирования компонентов, однородность массы после перемешивания, отсутствие посторонних включений и сгустков (визуально). При нанесении клея на поверхность бетона визуально, по весовому расходу или с помощью гребёнки [6, 7] контролируют толщину и равномерность слоя, отсутствие непокрытых клеем участков, складок. Отклонение волокон от принятой проектом ориентации не должно превышать 5-ти градусов. Расход клея на 1 м2 поверхности должен находиться в пределах 3÷5 кг на один слой.

Перед нанесением клея и в процессе наклейки и отверждения регистрируется температура окружающей среды, влажность, температура на поверхности бетона и продолжительность отверждения. Рекомендуется, чтобы указанные параметры имели значения:

-температура воздуха – не ниже +10 оС,

-влажность воздуха – не более 4 %,

-температура поверхности бетона – на 3 оС и более должна превышать температуру точки росы.

 

 

8.3 Приёмочный контроль

При приёмочном контроле осуществляют визуальную проверку качества наклейки композитов, при которой выявляют дефекты. Выявление внутренних дефектов (не проклеенных мест, отслоений) осуществляется путём акустического зондирования, легкого постукивания поверхности КМ деревянным молотком либо другим методом неразрушающего контроля.

По результатам контроля оценивают влияния непроклея или отслоений на конструкционную целостность усиливающего элемента. При этом учитывается размер отслоений, их расположение и количество относительно общей площади усиляющего элемента. Допускается отслоение площадью каждое не более 10 см2, суммарная площадь отслоений - менее 3 % общей площади наклеиваемого материала. Отслоения площадью более 10 см2 необходимо отремонтировать путём вырезания дефектных участков и установки заплатки с таким же количеством слоёв.

Результаты входного, операционного и приёмочного контроля  заносятся в сопроводительную документацию производства работ. Целесообразно провести испытание сооружения после усиления с определением достигнутой грузоподъёмности.

После выполнения работ по поверхностной герметизации трещин рекомендуется в шестимесячный срок в рамках текущего осмотра провести визуальный контроль качества ремонтных работ. При наличии отклеившихся участков герметизирующих холстов выполняют работы по устранению дефектов.

После усиления конструкций режим движения может быть частично восстановлен спустя 10 часов (20 часов) при температуре воздуха плюс 15 оС  и выше (ниже плюс 15 оС  до плюс 5 оС)*.

При проверке состояния наклеенных лент и холстов целесообразно проверить возможность попадания на вертикальные фасадные поверхности солнечных лучей. Если на элементы усиления могут попадать солнечные лучи рекомендуется поверхность КМ защитить лакокрасочными материалами, совместимыми с применяемым клеем.

 

 

8.4 Рекомендации по мониторингу и научному сопровождению

8.4.1 Научное сопровождение

При использовании настоящих рекомендаций на практике (при проектировании и выполнении работ по усилению) целесообразно осуществлять научное сопровождение, предусматривающее контроль и помощь при выполнении работ, приводимых ниже.

 

 

8.4.1.1 Стадия проектирования:

- проверка правильности принятых схем усиления (расположение тканевых материалов, последовательность работ);

- корректность расчётов (обоснованность количества слоёв тканевых материалов);

-наличие в проектах технологических требований, на которых основываться рабочая документация.

В рабочей документации необходимо предусматривать раздел по технологии усиления, включающий в себя требования по подбору клеевой смеси, технологии работ, отражающей:

-контроль за температурой воздуха;

-требования по определению прочности защитного бетонного слоя и его толщины;

-последовательность работ;

-требования безопасности работ при приготовлении клея и его нанесения на поверхность бетона.

 

 

8.4.1.2 Стадия ремонта:

- проверка подготовленности бетонной поверхности;

- проверка наличия документов по приёмке каждой партии клеёв, документы должны содержать следующую информацию:

а) наименование предприятия изготовителя;

б) дату оформления документов о качестве;

в) номер партии;

г) штамп и подпись отдела контроля качества предприятия;

-проверка наличия документов о качестве тканевых материалов:

а) подтверждение размеров холстов и лент (ширина, толщина);

б) результаты испытаний тканевых материалов, определяющих фактические данные по прочности и модулю упругости;

- проверка условий хранения тканевых материалов;

- проверка качества наклейки тканевых материалов на конструкцию и соответствия требованиям рабочей документации.

Сопровождение осуществляется представителями проектной или научной организации.

 

 

8.4.2 Мониторинг состояния

Мониторинг за состоянием усиленных конструкций в процессе эксплуатации осуществляется в рамках работ по диагностике или обследованию мостовых сооружений силами научных или проектных организаций. В процессе мониторинга проверяется внешний вид системы усиления, отсутствие дефектов и повреждений, к которым относят:

- повреждение защитного (окрасочного) наружного слоя;

- отслоение кромок наклеенных тканевых материалов;

- загрязнение композиционного материала;

- наличие разрывов или трещин в композиционном материале.

Результаты мониторинга отражаются в отчётах по результатам осмотров конструкций, которые рекомендуется проводить в следующие годы:

- ежегодно в первые 2 года эксплуатации;

- на 4й и 6й годы эксплуатации и далее через 3 года.

По результатам мониторинга составляют отчёт, в котором отражают имеющиеся повреждения (подтверждаются фотографиями).