Инъектирование бетона: методы, технология

Инъектирование бетона представляет собой одно из наиболее технологически эффективных решений при ликвидации дефектов герметизации деформационных и технологических швов, сквозной фильтрации влаги, а также восстановления и упрочнения конструкций. Инъецирование заключается в нагнетании ремонтных смесей, через специальные устройства (пакеры), в трещины, холодные швы и другие пустоты, образовавшиеся в момент укладки или в период эксплуатации конструкций (см. видео в этой статье).

Общие сведения

Успешный ремонт конструкций начинается с точной и правильной оценки состояния и определения причин их повреждений. Все последующие этапы восстановления и защиты напрямую зависят от решения этих вопросов.

Виды дефектов и факторы, влияющие на их появление

Образование трещин в эксплуатируемых зданиях является следствием многих причин. В зависимости от прогнозируемой опасности, такие дефекты делятся на конструктивные и не конструктивные.

Конструктивные влияют на прочность сооружения и могут возникать в результате следующих факторов, это:

• ошибки проектирования;
• просчеты строительства;
• подвижка грунта;
• осадка фундаментов.

Не конструктивные — наиболее распространенный вид трещин, которые по своему виду могут быть:

• поверхностные;
• сквозные;
• внутренние.

На образование данных дефектов влияют следующие моменты:

• усадка;
• внутренние напряжения, происходящие в момент гидратации цемента;
• температурные деформации;
• колебания влажности;
• коррозия арматуры;
• механические воздействия.

В зависимости от причины образования и величины раскрытия трещин, выбирается способ и материалы для инъектирования монолита.

При выборе способа ремонта важно учитывать:

• подвижность дефекта;
• величину раскрытия трещины;
• показатель агрессивности среды в которой эксплуатируются конструкции;
• температуру ремонтируемых покрытий;
• параметры ремонтных смесей (соответствие условиям применения).

Способы устранения дефектов

Инъекция бетона — не новый способ ремонта покрытий. Сам механизм выполнения данной процедуры остается неизменным уже много лет. Усовершенствуется лишь оборудования и применяемые материалы.

В зависимости от используемых материалов, каждый применяемый способ получил свое индивидуальное обозначение:

1. Цементация — это метод устранения дефектов при помощи цементных смесей. Раствор производится на основе воды, тампонажного цемента или портландцемента — марок не ниже М400.
2. Смолизация представляет собой метод введения в трещины композиций из эпоксидных смол, что представляет собой эффективный способ повышения прочности конструкций.
3. Битумизация производится путем нагнетания в конструкции, нагретого до 200°С, битума. Сама по себе битумизация не повышает прочность, но существенно увеличивает водонепроницаемость изделий.
4. Процесс силикатизации вмещает в себя два этапа. Вначале, в трещины нагнетают жидкое стекло, а затем вводят хлористый кальций. В результате химической реакции между этими реагентами, образуются труднорастворимые вещества, которые заполняют все образовавшиеся пустоты.

В последнее время при реконструкции объектов, для повышения эксплуатационного ресурса и увеличения надежности конструкций, внедряются новые методики и материалы.

Наиболее перспективными направлениями в технологии инъектирования, являются полимерные и геополимерные композиции на основе:

• полиуретановых смол;
• эпоксидных смол;
• микроцементов;
• акрилатных гелей.

Характеристика материалов для производства работ

Инъекционные материалы на полимерной основе подчиняются требованиям европейского стандарта EN 1504 и широко используются для ремонта и заполнения пустот во всех элементах конструкций.

По классификации данного стандарта смеси разделяются на три категории:

1. «F» — растворы на эпоксидной основе, применяемые для ремонта несущих элементов конструкций на объектах гражданского и промышленного строительства, таких как плиты перекрытий, балки, колонны и др.
2. «D» — материалы на основе полиуретановых компонентов. Используются для герметизации активных расширяющихся трещин в конструкциях, которые не выполняют несущих функций.
3. «S» — смеси на акриловой и полиуретановой основах, применяемые для герметизации и устранения активных течей. Могут использоваться в комплексе с материалами групп «F» и «D», выступающими в этой связке как материалы для финишной отделки.

Все вышеперечисленные категории материалов должны отвечать следующим требованиям:

• иметь постоянную эластичность;
• обладать гидроизолирующей способностью;
• время твердения композиции должно соответствовать техническим условиям применения;
• иметь достаточную вязкость (текучесть) для дефектов различной глубины и расширения;
• высокая адгезионная и механическая прочность;
• универсальность использования (сухие, влажные основания и пр.).

Помимо этих требований, при выборе смесей, необходимо учитывать следующие факторы:

• доступная цена;
• расход материала;
• опыт использования выбранной марки;
• возможность применения в конкретных условиях строительной площадки;
• стойкость к эксплуатационным условиям:
• на данный материал должна быть инструкция для применения своими руками.

Растворов, для инъецирования великое множество, а тем более, учитывая вышеперечисленные рекомендации, материал необходимо подбирать в каждом конкретном случае отдельно. Главным направлением любых материалов для данного вида работ является гидроизоляция и восстановление прочностных характеристик сооружений. А другие особенности — на усмотрение заказчика.

Оборудование и порядок выполнения работ

Наилучших показателей качества ремонта можно достичь при использовании только специальных инструментов и оборудования.

В первую очередь это относиться к следующим устройствам:

• пакеры для инъектирования бетона;
• насосы для нагнетания состава;
• система трубопроводов;
• контролирующая и запорная аппаратура.

Инъекторы для бетона (пакеры) — это вид приспособлений, монтируемых в инъекционном отверстии (шпуры) либо на поверхности объекта для последующего подключения к ним системы подводящих шлангов, предназначенных для нагнетания специального раствора в дефектные участки конструкций. Для каждого конкретного случая, как и в примере с материалами, комплект оборудования (шланги, пакеры, насосы, запорная арматура и пр.) выбирается в соответствии с поставленной задачей.

Порядок производства работ

Технология инъектирования трещин должна включать следующие операции:

• подготовительные работы;
• монтаж пакеров;
• приготовление растворов;
• инъецирование;
• заключительные работы.

Подготовка

До начала проведения подготовительных работ проводят исследование поверхности и определяют количество и местоположение отверстий. Шпуры размечаются в местах с наибольшей концентрацией трещин. Количество пакеров и отверстий под них определяется с таким расчетом, чтобы заполнить все дефектные участки в полном объеме.

Вся процедура подготовки состоит из следующего комплекса необходимых операций:

1. Поверхности основания очистить от грязи, протереть чистой ветошью и продуть воздухом.
2. Проверить и смонтировать оборудование.
3. При помощи маркера и рулетки выполнить разметку точек установки пакеров.
4. Магнитным методом провести исследование конструкции на наличие и расположение арматуры. Проекцию арматурного каркаса нанести в виде линий на поверхность пролета во избежание повреждений во время подготовки отверстий.
5. Далее, в соответствии с разметкой, выполняем сверление отверстий.
6. Шпуры рекомендовано размещать в шахматном порядке с промежутком 70–100 см.
7. Глубина отверстия под инъектор должна быть больше на 5-10 мм вставленной длины паркера.
8. По окончании сверления все подготовленные отверстия продуть сжатым воздухом.

Монтаж пакеров

Виды инъекторов и порядок работ по их установке, в зависимости от типа устраняемого дефекта, могут отличаться друг от друга. Поэтому, ниже будет рассмотрено три основных способа восстановления покрытий.

Первый пример — это ремонт сухих трещин композитными смесями на основе эпоксидной смолы.

Для этой операции понадобятся следующее оборудование и материалы:

• кварцевый песок;

• однокомпонентный электрический поршневой насос;

• адгезионный пакер с цанговой головкой;

Полость разрыва заделывают эпоксидным раствором, смешанным с песком. Для устранения дефектов, возникающих в густоармированных конструкциях, пользуются адгезионными инъекторами, которые могут быть изготовлены из пластика или металла.

Рассмотрим последовательность производства работ:

1. Адгезионные пакеры устанавливаются при помощи клея или специального герметика, непосредственно на участок разрыва. Перед его наклейкой в полость трещины вставляется металлический гвоздь, во избежание закупорки канала в момент обмазки герметиком. Когда клей схватиться его удаляют.
2. К первому пакеру подсоединяют шланг насоса, а на втором снимают обратный клапан и выполняют инъектирование (снизу-вверх). В момент появления жидкости во втором пакере, на него устанавливают обратный клапан и продолжают инъецирование.
3. Данный процесс повторяют последовательно и с другими инъекторами, до тех пор, пока весь объем ремонтируемой трещины не заполнится раствором.
4. По окончании процедуры — пакеры удаляются, а отверстия заделываются эпоксидной смесью.

Внимание! — процесс инъецирования следует прекратить при непроизвольном увеличении расхода ремонтной смеси без повышения рабочего давления в трубопроводе.

Второй пример — это заделка активных трещин с протечками.

Оборудование и материалы:

• полиуретановая смола

• электрический поршневой насос (смотрим фото выше);
• пакер с плоской или цанговой головкой.

Последовательность выполнения работ:

1. Полость трещины разделывают перфоратором (3×3 см.). Затем шпатлюют ремонтными составами для активных протечек.
2. По обе стороны линии разрыва, в шахматном порядке и под углом наклона 45°, сверлят шпуры. Промежуток между отверстиями — 15–50 см. Глубина шпуров должна равняться 2/3 толщины стен.

3. В подготовленные отверстия вставляют инъекторы и затягивают уплотнительные кольца.

Процесс инъектирования — аналогичен вышеописанному способу. По завершению, удаляют приспособления и заделывают отверстия ремонтным раствором.

Восстановление несущих конструкций

Эксплуатирующие организации время от времени сталкиваются с проблемой осадки фундаментов. Причин тому множество — начиная от воздействия грунтовых вод и заканчивая халатностью в период строительства. Для решения подобных проблем используется метод Slab Lifting, разработанный финской компанией URETEK.

Данная методика позволяет не только прекратить проседание, но и вследствие свойств используемых материалов, поднять сооружение до проектного уровня. Секрет этой технологии заключается в применении специальных геополимерных продуктов, способных в кратчайшие сроки набирать оптимальную прочность, тем самым увеличивая несущую способность конструкций.

Целенаправленное инъецирование расширяющихся геополимерных смол предоставляет возможность укрепить, в первую очередь, те слои грунта, которые наиболее пострадали от этого явления. Поскольку, механизм действия данной смеси основан на первоочередном распространении состава в те участки грунта, которые оказывают на тот момент наименьшее сопротивление.

Как только напряженное состояния грунта достигает своего максимального значения возникает эффект «гидроразрыва» (резкое увеличение объема смеси), и в этот момент происходит подвижка фундамента и подъем всего сооружения до проектной отметки.

Подводя итог этой статьи, можно с уверенностью сказать, что инъецирование бетона — перспективный и экономически выгодный способ восстановления конструкций. Благодаря такой технологии, появилась возможность быстро и с минимальными затратами производить ремонт и реконструкцию эксплуатируемых зданий и сооружений.