Требования к основным строительным материалам и изделиям

Строительные материалы и изделия, применяемые при восстановлении, должны обеспечивать в необходимых пределах прочность, деформативность, устойчивость конструкции, основания, сооружения, совместность работы с усиляемой конструкцией, технологичность при производстве работ (удобоукладываемость, удобовыполняемость и др.), долговечность, пригодность к использованию в соответствующих климатических условиях и агрессивной среде.
К основным строительным материалам, применяемым для восстановления (усиления) зданий и сооружений, относятся: безусадочный и быстротвердеющий цементы; специальные бетоны и растворы; эпоксидные смолы (клеи); эпоксидные растворы; торкрет-бетон; стальной прокат, арматурные сетки, арматурные стержни, стальные накладки, болты, гвоздевые накладки и гвозди; деревянные брусья, доски, бревна, обрешетка, бамбук. Кроме того, при ремонтных работах используются асбестовые листы, древесноволокнистые и минераловатные плиты, пенопласты, бамбуковые маты, гипсоцементные растворы, различные отделочные материалы.
Цемент. Для усиления наращиванием, рубашками и обоймами применяются портландцементы марки не ниже М400:

Применение быстротвердеющих цементов и добавок ускорителей твердения допускается при подборе составов, обеспечивающих усадку не большую, чем для обычных бетонов с естественным режимом твердения.
Заполнители для бетонов. В качестве заполнителей применяют песок и щебень согласно следующим данным:

Крупность заполнителя при уплонтнении бетонных смесей вибрированием, кроме массивных элементов усиления, назначается не более 20 мм; при нанесении смесей набрызгом — не более половины толщины бетонируемого элемента усиления; в случае торкретирования — не более 8...10 мм в зависимости от используемой цемент-пушки; при подливке мелкозернистым бетоном полостей высотой до 50 мм — не более 5 мм, высотой более 50 мм — до 10 мм; в густоармированных набетонках, обоймах крупность заполнителя не более 3/4 расстояния между арматурными стержнями.
Бетоны. Удобоукладываемость бетонной смеси назначается в зависимости от толщины бетонируемого элемента. При толщине бетонируемого элемента до 120 мм осадка конуса принимается не менее 6...8 см, при толщине элемента 120...200 мм — от 2...3 до 5...6 см, а при толщине более 200 мм и при бетонировании вибробулавой от 1 до 2...3 см. Для этого вводят в состав бетонной смеси пластификаторы [сульфитодрожжевая бражка (СДБ) и кремнийорганические жидкости типа ГКЖ] или суперпластификаторы на базе сульфированных нафталиномеламиноформальдегидных смол марок С-3, С-4, МФАР и 10-03.
СДБ и ГКЖ вводят в количестве соответственно 0,1...0,2 и 0,05...0,1% массы цемента, а суперпластификатор — 0,2...1%. При этом наряду с удобоукладываемостью обеспечивается повышение прочности бетона без увеличения расхода цемента или при неизменной подвижности смеси и водоцементного отношения - экономия вяжущего.
Действие суперпластификаторов аналгично действию пластификаторов (табл. 5.1).
Применение суперпластификаторов нередко не требует перед тепловлажностной обработкой увеличения времени выдержки изделий или введения ускорителей твердения. Введение суперпластификаторов в 1,5...2 раза уменьшает время перемешивания смеси, в 4...5 раз сокращает продолжительность виброуплотнения.

Бетоны на основе полимерцементов, полимерцементные растворы. В качестве основного вяжущего используют портландцемент, глиноземистый или магнезиальный цемент, а также гипс, известь, жидкое стекло и водные дисперсии полимеров (поливинилацетат, латексы, эмульсии битума, кремнийорганические полимеры, эпоксидные, карбомидные и полиаминные смолы), которые как правило вводят совместно с водой затворения. Содержание полимера к цементу находится в пределах от 0,02...0,04 до 0,2...0,25, а иногда до 0,5.
Введение поливинилацетатной дисперсии (ПВАД), латексов и водорастворимых смол существенно пластифицирует смеси в пределах 2...3 ч. При этом заметно возрастают прочность при растяжении и изгибе, стойкость к истиранию, растяжимость, трещиностойкость, водонепроницаемость. Коррозионная стойкость повышается в кислых средах и снижается в нефтепродуктах.
Полимерцементные бетоны характеризуются повышенной усадкой, в заводских условиях приходится увеличивать срок предварительной выдержки изделий перед пропариванием. Бетоны с добавкой ПВАД имеют пониженную морозостойкость, а латексов - повышенную. Предельная термостойкость таких бетонов ограничена температурой порядка 200...300°С.
Полимербетоны, полимеррастворы, эпоксидные клеи. Для полимербетонов характерны большая химическая стойкость в различных агрессивных средах, относительно высокие прочность (Rсж = 60...150 МПа), водонепроницаемость (15...20 ати), морозостойкость (300...500 циклов замораживания и оттаивания), а также износостойкость, диэлектрические свойства. Полимеррастворы и эпоксидные клеи, применяемые для восстановления и усиления, должны иметь высокую адгезионную и когезионную прочность, допускать возможность регулирования вязкости, а также быть применимы в экстремальных условиях окружающей среды.
Для приготовления полимеррастворов используют эпоксидные смолы, пластификаторы, манометры, отвердители, наполнители, а также растворители и другие вспомогательные материалы. В состав эпоксидного клея входят: эпоксидная смола, пластификатор, модификатор, растворитель, от-вердитель и др. Полимеррастворы получают введением в эпоксидный клей наполнителей. Наиболее широкое применение при восстановлении получили смолы: эпоксидные марок ЭД-16, ЭД-20, ЭИС-1, ЭА; полиэфирные марок ПН-1 и ПН-3; фурановые марок ФА, ФАМ, ФАЭД-20, ФАЗИС-30, разработанные Ферганским отделением НИИпластмасс и выпускаемые НПО ”Пластмасс” в Фергане.
Эпоксидные смолы обладают универсальной химической стойкостью, прекрасной клеящей способностью, высокой прочностью, износостойкостью, декоративностью. Однако они дороги, дефицитны и требуют разжижения ввиду высокой вязкости. Полиэфирные смолы находят ограниченное применение из-за их невысокой водо- и щелочестойкости, теплостойкости и большой усадки.
Фурановые смолы по сравнению с эпоксидными обладают большей химической стойкостью и теплостойкостью. Полимербетоны на их основе высокопрочны, имеют повышенные электроизоляционные характеристики, но отверждаются они обычно кислыми отвердителями, что препятствует их сцеплению с цементным бетоном, и имеют черный цвет. Поэтому представляет интерес совмещение фурановых и эпоксидных смол и получение на их основе смолы, приближающейся по своим свойствам к эпоксидным и обладающей способностью прочного сцепления с цементным бетоном, в том числе с бетоном, который находится в водонасыщенном состоянии.
Хрупкость эпоксидных клеев устраняется введением в них пластификаторов, например дибутилфталата, полиэфира МГФ-9, тиокола. При необходимости снижения вязкости эпоксидных смол в них вводят растворители, например, ацетон, толуол, ксилол в количестве не более 10% массы смолы, или модификаторы, например, сламор, полиэфир ТГМ-3, полистирол порошкообразный.
Отверждение эпоксидных клеев и полимеррастворов в теплое время года при t > 15°С производится полиэтиленополиамином (ПЭПА), УП-0633М или комбинированным отвердителем — полиэтиленполиамином с триэтаноламином (ТЭА), а в зимнее время (при t ≤ 15°С) с помощью аминофенольного отвердителя АФ-2 или полиэтиленполиамином. Повышение вязкости и снижение текучести клея достигаются введением в него поливинилацетатного клея, а жизнеспособности — кремнийорганической гидрофобизирующей жидкости марок ГКЖ-10, ГКЖ-11. Составы работ в зависимости от их назначения приведены в многочисленных книгах и рекомендациях, постоянно уточняются по мере их поведения в процессе эксплуатации после ремонтно-восстановительных работ и появления новых клеевых компонентов. Некоторые из рекомендуемых составов приведены в табл. 5.2.