17.3. Способы обнаружения повреждений скрытой гидроизоляции и каналов фильтрации воды через ограждающие конструкции

Гидроизоляция заглубленных котлованных со­оружений обычно выполняется с наружной стороны, а потому обнаружить места ее повреждения во время эксплуатации весьма сложно, так как они находятся за толщей ограждающей конструкции (могут быть и непосредственно за стержнями арма­туры). Поэтому места повреждений скрытой гид­роизоляции приходится выявлять изнутри соору­жения, причем нельзя приступать к работе по устра­ни течей до тех пор, пока не будет установлено расположение в конструкции каналов , по которым фильтруется вода.

В ВИККИ имени А.Ф. Можайского с участием автора разработан ряд способов и устройств (авт. св. № 319708, 360438, 394489, 612108, 690136, 717484, 937649) для обнаружения мест повреждения скрытой гидроизоляции и каналов фильтрации воды через ограждения (см. л. 40). Эти способы основаны на выявлении на ограждении температурных полей, образование которых вызвано фильтрацией через ограждение воды, испарением ее на поверхности конструкции и появлением в этой зоне охлаждения. Предложен также способ повышения разрешающей способности упомянутых методов построения тер­мограмм путем более контрастного выделения де­фектной зоны на самой конструкции (см. л. 40).

Наиболее оперативным косвенным способом об­наружения повреждений скрытой гидроизоляции яв­ляется способ жидких кристаллов: пленочный жид­кокристаллический датчик позволяет получить цве­товую термограмму исследуемого участка почти мгновенно после его наложения на конструкцию. Цветопроявление датчика (одним из основных че­тырех цветов со многими оттенками) дает возмож­ность непосредственно на конструкции выделить зоны с определенной температурой с точностью до сотых долей градуса (см. л. 40).

Конечная цель обследования фильтрующей кон­струкции состоит в установлении связи между вы­ходом воды на внутренней поверхности ограждения и местом повреждения скрытой гидроизоляции, в выявлении одного из сети каналов, по которым в выявлении одного из сети каналов, по которым происходит фильтрация воды. Только такая карти­на непосредственно на конструкции позволяет пе­рейти к следующему этапу - уплотнению каналов кавернозного участка тампонажными растворами и устранению течей.

17.4. Способы устранения течей в ограждающих железобетонных конструкциях

Наиболее эффективным способом уплотнения конструкций и устранения течей является инъекция (тампонаж) в поры, трещины бетона тампонажной смеси, постепенно превращающейся в твердую га­зоводонепроницаемую массу. Инъекция может быть осуществлена нагнетанием цементного раствора (цементация), жидкого стекла (силикатизация) и синтетических смол (смолизация). Последние, назы­ваемые химическими тампонажными составами, по­лучили наибольшее распространение.

Вид тампонажа выбирают в зависимости от плотности бетона и ширины раскрытия трещин. Плотность бетона оценивают по удельному водо- поглощению, отнесенному к 1 м глубины в кон­струкции. Для этого бурят скважину глубиной при­мерно в две трети толщины и производят в нее пробное закачивание воды. При расходе воды до 0,1 л/м и трещинах до 1 мм назначают смолизацию, при больших показателях-цементацию с дополни­тельной смолизацией (или силикатизацией).

Тампонажные растворы. Все большее применение при тампонажных работах находят синтетические смолы с отвердителем, являющиеся химическими

затвердевающими растворами. При нагнетании жидких маловязких составляющих раствора они в расчетное время отвердевают в теле пористого образуя прочные водоустойчивые гели, неагрессивные к бетону и стальной арматуре, обладающие высокой адгезией к поверхности бетона.

Составы и свойства химических тампонажных растворов приведены в табл. 6.1. Важным преиму­ществом таких растворов является их малая вяз­кость (близкая к вязкости воды), что позволяет нагнетать их во все пустоты, по которым фильтрует вода. Для полного отверждения растворов щавеле­вой кислотой уплотняемый бетон предварительно обрабатывают слабым раствором этой кислоты, нейтрализующим в нем известь. Эпоксидные смолы не получили применения в качестве тампонажных растворов из-за большой их вязкости.

Подготовка тампонажного раствора состоит в расчете соотношения компонентов-смолы и от- вердителя, которые и определяют время гелеоб- разования, т.е. время, в течение которого раствор еще находится в жидком состоянии и способен проникать в бетон: чем больше отвердителя вводит­ся в смолу, тем быстрее протекает гелеобразование.

Для расчета соотношения компонентов служат специальные график и таблица [11]; при получении смолы необходимо проверить ее активность: в про­бирках или чашечках определяют время начала гелеобразования нескольких проб и уточняют фак­тическое время начала гелеобразования раствора с принятым соотношением смолы и отвердителя. Нужно приготавливать такое количество раствора, которое можно успеть использовать, так как в про-

бирках или чашечках определяют время начала гелеобразования нескольких проб и уточняют фак­тическое время начала гелеобразования раствора с принятым соотношением смолы и отвердителя. Нужно приготавливать такое количество раствора, которое можно успеть использовать, так как в про­тивном случае гелеобразование начинается в си­стеме нагнетания-в бачке и шлангах, что весьма нежелательно: шланги уже нельзя промыть и их приходится выбрасывать.

Карбамидная смола удобна тем, что вязкость ее всегда можно снизить путем разбавления водой, благодаря чему ее можно нагнетать в более мелкие поры и пустоты, закупоривая их.

Для более глубокого и полного уплотнения конструкций, кроме поддержания необходимого давления, целесообразно также вибрирование раст­воров. Опытами установлено, что высокочастотное вибрирование жидкости способствует более высо­кому поднятию ее в капиллярах.

Обычно раствор нагнетают с перерывами, давая возможность ему глубже проникать в поры и пус- тоты без повышения давления. Рекомендуется также при постоянном давлении на раствор периодически подвергать его гидравлическим ударам, способст вующим более глубокому прониканию раствора

в толщу бетона.

Устройства для нагнетания раствора. В ВИККИ им. А.Ф. Можайского с участием М. Д. Бойко раз

работан и внедрен комплект устройств(авт св. № 264987, 275098, 329282, 340755 384973, 397583, 404612 588323, 608903, 850805, 87020,870725) для нагнетания тампонажных растворов в ограждающие конструкции сооружений (7). Ком- нлект этих устройств позволяет вести тампонажные работы в разных местах, а также применять при- способления и ряд воздействий (вибрирование, вакуумирование, создание магнитных полей, использование магнитных жидкостей), сокращающих расход раствора. Различаюат два вида уплотнения конструкций тампонажными растворами: точечное уплотнение стыков и трещин, производимое через скважины или в отдельных точках на трещинах; площадное уплот­нение кавернозных участков. В соответствии с этим все устройства делятся на два класса: для точечного уплотнения-насадки и инъекторы; для уплотнения по площади-прижимные камеры (см. л. 42 и [7]). Различие между классами устройств, а также внутри каждого класса состоит прежде всего в рабочем органе, через который нагнетается раствор, в спосо­бе его закрепления на конструкции и восприятии реакции давления нагнетания.

Приступая к нагнетанию растворов, необходимо хотя бы приблизительно установить зависимости между основными параметрами нагнетания. При­нимаем, что заполняются сквозные капилляры, по которым проходит воздух или вода; гидроизоляция в расчете не учитывается.

Условием заполнения пустот раствором (пор, капилляров, трещин) в бетоне является превышение давления нагнетания Р над суммой сил: N- силы трения и H-сопротивления воды (воздуха) или их динамическое равновесие при определенном запол­нении капилляра

p>N + H. (17.1)

Время нагнетания раствора Т зависит от его вязкости ц, начального давления р₀, толщины кон­струкции L, диаметра пустот г₀. Расчетные значения параметров определяют опытным путем исходя из максимального наполнения капилляров, обеспечивающего наружную герметичность конструкции

Т=12цL²/p₀г₀. (17.2)

Можно приближенно определить количество раствора Q, которое надо подать под прижимную плиту полезной площадью S = ab, толщиной d, при пористости бетонной конструкции n

Q = dQbn. (17.3)

К полученному количеству раствора нужно до­бавить объем его в системе нагнетания (в шлангах).

В ВИККИ им. А.Ф. Можайского с участием автора предложены (авт. св. № 857347, 870725 870729) ферромагнитные высокодисперсные добавки к тампонажным растворам; там также рекомен­дуется применение постоянных магнитов или элект­ромагнитов на рабочих органах устройств для на­гнетания растворов. Это позволяет создать в по­верхностной зоне уплотняемой конструкции магнит- ное силовое поле, попадая в которое, отверждаю- щийся тампонажный раствор с добавкой высоко- дисперсных ферромагнетиков образует непроницае- мую пробку. Такая пробка тем надежнее, чем выше напряженность магнитного поля и чем больше фер­ромагнитной добавки содержится в растворе. Одна ко количество ее в растворе ограничивается усло- виями обеспечения его твердения. Оптимальное соотношение магнитной добавки по массе к цемент ному тампонажному раствору составляет 25-30/» при наличии в нем 40-50% вибромолотого цемента и 25-30% воды.

Магниты и магнитное силовое поле могут быть шире использованы при ведении тампонажных ра­бот. Магнитами можно удерживать рабочие органы на уплотняемой конструкции; введение магнитных жидкостей в магнитное поле по контуру прижимных камер позволяет надежно их герметизировать на конструкции. Изменяя напряжение в сети питания электромагнитов, можно изменять напряженность магнитного поля и тем самым усилия, которыми прижимаются рабочий орган к конструкции, по­вышая его герметичность на поверхности, что дает возможность унифицировать рабочие органы для различных растворов и разных давлений нагнета­ния.

Производство тампонажных работ. В соответст­вии с проектом они начинаются с подготовки ра­бочего места: бурения скважин, промывки их водой или с расчистки участка стены для прижимной камеры. На втором этапе устанавливается и герме­тизируется на уплотняемой конструкции рабочий орган -инъектор или прижимная камера, герметич­ность которых проверяется сжатым воздухом при расчетном давлении нагнетания; параллельно с этим идет приготовление раствора. На третьем этапе производится нагнетание раствора; он весьма длите­лен-до момента отказа, за который принимается полное прекращение расхода раствора в течение 5-10 мин.

Качество уплотнения бетона в сооружениях обычно контролируется визуально, но с этой целью могут устраиваться также контрольные скважины, предусмотренные проектом.

Уплотнение считается завершенным, если устра­нена видимая фильтрация бетона там, где она на­блюдалась раньше, а среднее водопоглощение в контрольных скважинах не превышает 0,005 лДмин-м²). При контрольном удельном водопо- глощении более 0,02 л/(мин • м²) уплотнение бетона продолжается с контрольной скважины. Результаты уплотнения фильтрующего бетона оформляются актом и фиксируются в журнале технического со­стояния сооружения.

Тампонажные работы представляют повышен­ную опасность и ведутся по специальным нарядам; их выполняют обученные рабочие, получившие до­пуск к их производству (см. прил. 8).