ГлавнаяИнъектирование и импрегнирование
Само по себе вяжущее применяется для инъектирования, импрегнирования и покрытий. Инъектирование и импрегнирование строительных материалов могут служить как для упрочнения, так и для уплотнения их против действия жидкостей и газов. Покрытия с использованием полимерных дисперсий и синтетических смол не рассматриваются.
► Инъектирование
Синтетические смолы как инъекционное средство в большой мере обладают необходимыми химическими и физическими свойствами. При использовании очень низковязких смесей можно достигать большого радиуса инъецирования и таким образом экономии на дорогом сверлении для инъецирования. Инъектирование применяется, например, при грунтовых строительных работах для укрепления откосов и котлованов, в гидротехническом строительстве для уплотнения плотин, в строительстве тоннелей для заделки пространства за крепью, в высотном строительстве для ремонта кладки, в горном строительстве для укрепления забоев и кровли.
Наряду с простыми способами инъецирования имеется непрерывный многоступенчатый способ при варьировании инъекционных материалов и возможном применении электроосмотических принципов.
Обычно применяемые инъекционные средства имеют в качестве основы вяжущего:
- карбамидо-формальдегидные смолы используются смешиваемые с водой смолы. В качестве отвердителя применяются кислоты (например, HCl), причем время отверждения регулируется Их дозировкой. С помощью инъектирования достигают при обработке песчаных грунтов прочности при сжатии до 5,5 МПа;
• фенолформальдегидные смолы.
Применяются среди прочего для герметизации, для упрочнения песчаных грунтов, а также для обработки буровых скважин;
• полиэфирные смолы
Ими обрабатываются, например, карбонаты и мергели.
• эпоксидные смолы
Используются для уплотнения шахтных стволов и для ремонта трещин в бетоне;
• полиуретаны
Среди прочего пригодны для осушения кладки.
► Импрегнирование (пропитка)
Под импрегнированием понимают способ защиты строительных сооружений, при котором газ или жидкость проникает в поры материала, там закрепляются, изменяя пористость строительного материала. Для этих целей наряду с мономерами пригодны также низковязкие синтетические смолы. Для использования на стройплощадке, например, для импрегнирования цементных монолитных полов в производственных помещениях применяются низковязкие с малым содержанием растворителей эпоксидные смолы или устойчивые к щелочам полиуретаны. Импрегнированием можно повысить группу нагрузки цементных полов до групп 2—3. Наиболее эффективен для импрегнирования монолитный цементный пол с водоцементным отношением 0,6—0,65.
Заделка трещин в цементобетоне
Трещины можно ремонтировать только в том случае, когда вызвавшие их напряжения совсем устранены, так как в противном случае легко образуются новые трещины рядом с отремонтированным местом.
• Ширина трещин от 0,1 до 0,5 мм
Герметичная заделка этих трещин достигается при нанесении кистью низковязких эпоксидных смол без растворителя в течение 3-5 мин. Глубина проникания смолы значительно больше, чем жидкого цементного теста, и зависит от вязкости смолы, ширины трещин и направления силы тяжести по отношению к поверхности трещин.
• Ширина трещин до 1 мм
Запрессовка таких трещин производится уже в течение многих лет на водохранилищных плотинах, в устройствах водоснабжения, плавательных бассейнах, хранилищах и т.д. При этом наряду с низковязкими эпоксидными смолами без растворителей используются также комбинации эпоксидных смол с тиопластами (полисульфидными соединениями) от средне-до низковязких. Количество тиопласта зависит от вида нагрузки. Для жесткого соединения используется около 20% тиопласта, для эластичного — до 100%. При снижении количества отвердителя тиопласт является отвердителем для эпоксидной смолы, причем благодаря длинным подвижным цепям он одновременно выполняет функцию эластомера.
Ремонт трещин большего размера (например, дорожного полотна из бетона).
После расширения и очистки трещины производится заполнение ее бетоном на основе реактивных смол, например, с использованием в качестве вяжущего смеси эпоксидной смолы с тиопластом. Вместо обычных стальных анкеров на бетонные плиты наклеиваются пучки стекловолокна, связанные синтетической смолой, и покрываются раствором на основе синтетической смолы. Перед наклеиванием под пучки стекловолокна кладут, например, полиэтиленовую фольгу на ширину, превышающую ширину трещины на 50 мм с каждой стороны. Благодаря этому соединение бетонной плиты с ремонтным материалом в этом месте предотвращается, и оказывается возможным сцепление их на или рядом с вероятным местом нового разрушения. Таким образом разрушенная плита оказывается жестко связанной.
Покрытая
Используемые в промышленности сталь и бетон часто недостаточно устойчивы к химическому и механическому воздействиям. Поэтому для защиты строительных сооружений, хранилищ и аппаратов во многих случаях используют полимерные покрытия. Их преимущество состоит среди прочего в том, что они в равной мере выполняют функцию и защитного, и рабочего слоя. Пластораствор считается покрытием, если толщина его слоя составляет минимум 1 мм. В качестве материалов для покрытий применяют прежде всего эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые и метакрилатные смолы. В зависимости от цели применения они смешиваются с наполнителем и наносятся слоем различной толщины. Самопроизвольно растекающиеся растворы используются только для покрытий ровных полов. Незначительная вязкость достигается благодаря высокому содержанию вяжущего. Отношение вяжущего к наполнителю составляет от 1:1 до 1:3. Такой недостаток этого вида покрытий, как высокий расход смолы, компенсируется высокой производительностью труда. Необходимо принимать во внимание высокий коэффициент теплового расширения.
Для коррозионной защиты стен, каналов, для окантовки и т.д. должны применяться шпаклевочные растворы (шпаклевки). Эти растворы наносятся стальным мастерком и имеют более высокое содержание наполнителя. Наряду с требованиями к покрытиям необходимо равным образом учитывать свойства покрываемых строительных материалов и условия выполнения работ.
► Tребования к основе
Из-за различных свойств полимерного покрытия и бетона или полимерного покрытия и стали в строительных материалах возникают напряжения, например, вследствие усадки смолорастворов, ползучести смолорастворов и бетонов, различных коэффициентов теплового расширения и Е-модуля. Особенно подвержены этому пограничные поверхности составной системы. Поэтому к бетонной основе предъявляются следующие требования;
- прочность бетона на сжатие должна быть достаточной для выдерживания напряжений без разрушения, обычно достаточно бетона BK 20;
- на покрываемых поверхностях не должно быть жидкого теста, особенно цементного, тонкий слой которого часто очень плотный для возникновения связи тесто — пластораствор. Вследствие различных усадочных деформации теста и нормального бетона этот слой теста часто изборожден трещинами и имеет лишь умеренную связь с бетонной основой. Необходимо устранение таких слабых мест. Применяемые методы — пескоструйная очистка и шлифование;
- основа должна быть очищена от пыли, масел и смазочных веществ, чтобы не нарушалось сцепление пластораствора с бетоном;
- требование трещиностойкости бетонной основы выдвигается, если покрытие не перекрывает ширины трещин, как в случае многих растворов на основе эпоксидных и полиэфирных смол;
- влажность основы, как правило, должна составлять менее 4%, так как она не только ухудшает смачиваемость бетона и тем самым обусловливает снижение прочности сцепления с смолораствором, но и прежде всего может влиять на отверждение различных систем смола — отвердитель. Пробы для определения влажности берутся из слоев бетона, близких к поверхности, поэтому при большой толщине бетона сохранение влаги во внутренней его части может приводить к ее миграции и тем самым препятствовать сцеплению покрытия с бетоном.
Металлические поверхности, особенно сталь, должны быть очищены от пыли, грязи, масел, смазки, ржавчины и т.д. Единственный практикуемый способ очистки в условиях стройплощадки — пескоструйный. Очищенные этим способом поверхности (степень очистки 2,5) обладают отличной сцепляемостью с растворами на основе синтетических смол.
► Выбор полимерных покрытий
Выбор полимерных покрытий, т.е. выбор реактивной смолы и структуры покрытия, определяется тремя главными параметрами: механической устойчивостью, химической устойчивостью и сохранением свойств в определенной области температур.
Эти главные требования должны реализовываться при хорошей удобоукладываемости смолораствора. Сумма приведенных парам обусловливает выбор синтетической смолы, включая грунтовку, вид, количество и зерновой состав наполнителей, а также структуру покрытия.
Для стойкости покрытия решающее значение имеет предварительная обработка основы. Сцепление покрытия с основой может быть улучшено соответствующей грунтовкой. Нанесение грунтовки производится, как правило, волосяной кистью или меховым валиком.
При хорошей механической устойчивости и достаточной стойкости против температурных воздействий использование покрытия часто зависит от его химической устойчивости (табл. 4.13). В настоящее время при необходимости химически стойких покрытий применяются в основном покрытия на базе эпоксидных и специальных полиэфирных смол, так как они обладают хорошей химической устойчивостью против большого числа агрессивных сред. Покрытия на основе метакрилатных смол имеют хорошую климатическую устойчивость и используются, например, для разметки дорожного полотна.
► Покрытия на основе полиэфирных смол
Применение полиэфирсмолорастворов для покрытий, несмотря на то, что они дешевле растворов на основе эпоксидных смол и полиэфирных смол с добавлением стекловолокна, остается ограниченным. Это объясняется недостаточной формуемостью и большой усадкой. He следует применять полиэфирсмолораствор на базе ортофталевой кислоты для покрытия цементобетона при условии постоянного воздействия влаги. Щелочная среда бетона приводит к явлениям омыления смолы, что ведет к снижению прочности сцепления раствора с бетоном.
Полиэфирсмолорастворы следует наносить возможно более тонким слоем, так как при толстых покрытиях могут возникать напряжения вследствие тепла, возникающего при полимеризации. Важно также равномерное нанесение раствора во избежание дополнительных, неконтролируемых напряжений внутри покрытия. Для износостойких покрытий полов толщина слоя покрытия на основе полиэфирных смол не должна превышать 2—3 мм. Кроме того, благодаря низким количествам добавок пероксидов и ускорителей происходит медленное отверждение покрытия. Для защиты бетона от воздействия воды, химически агрессивных сред и от истирания могут применяться покрытия толщиной 6 мм при содержании смолы примерно 15% по массе.
При возникновении трещин в бетонной основе напряжения в покрытии становятся так велики, что трещины появляются и в нем. Поэтому покрытия на основе полиэфирных смол должны применяться только для трещиностойких конструкций. Воздействие воды на покрытие может происходить в течение 3 дн. после нанесения полиэфирсмолораствора. При постоянном воздействии воды прочность на растяжение при изгибе снижается примерно до 70% исходной прочности, при временном воздействии — до 90%.
Покрытия устойчивы при температурах от +5 до +45 °C. При несоблюдении этих границ легко образуются трещины вследствие возникающих напряжений или происходит разрушение.
Плохо отвержденные полиэфирные смолы содержат опасный для здоровья стирол. При соприкосновении строительных материалов, содержащих полиэфирные смолы, с пищевыми продуктами следует подвергать последние дополнительной температурной обработке.
► Покрытия на основе эпоксидных смол
Покрытия на основе эпоксидных смол для защиты бетона и стали от действия агрессивных сред при одновременно очень хороших механических свойствах нашли широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. Преимущество эпоксидных смол, например, по сравнению с полиэфирными смолами, состоит прежде всего в незначительной усадке.
Покрытия на базе эпоксидных смол изготавливаются толщиной от 2 до 8 мм в один и два слоя в случае особенно больших нагрузок и толще (табл. 4.14). Для этих покрытий, как и для покрытий на основе полиэфирных смол, также существует требование трещиностойкой основы. Относительно температурных границ использования имеются ограничения вследствие различия коэффициентов теплового расширения и Е-модуля материала основы и смолораствора. При этом температурные колебания, особенно охлаждение, приводят к напряжениям, которые обусловливают трещинообразование и отслоение покрытия. Повышение температуры не столь опасно, так как с повышением температуры сильно снижается Е-модуль, а вместе с ним и возникающие напряжения.
Саморастекающиеся эпоксидные покрытия с высоким содержанием модификаторов для изнашиваемых поверхностей обладают более незначительной химической устойчивостью, чем растворы со стандартными смолами.
Использование эпоксидных смол в пищевой промышленности не вызывает опасений за исключением случаев органолептических изменений вследствие возможного содержания в них растворителей.
► Полиуретановые покрытия
В качестве полиуретановых строительных материалов для покрытий применяются главным образом готовые к употреблению смеси. Эти формующиеся материалы холодного твердения хорошо зарекомендовали себя в качестве износостойких покрытий в жилых, общественных и промышленных зданиях, но могут также применяться и в качестве химически стойких полов. Позитивное значение имеет то, что в противоположность эпоксидным и полиэфирным смолорастворам полиуретановые допускают наличие в основе трещин до 0,2 мм. Основа покрытия должна быть изолирована от действия влаги. Перед нанесением полиуретановых покрытий на бетонную основу, как и в случае всех покрытий, производится грунтование основы (например, однокомпонентными лаками). Использование этой однокомпонентной системы, хотя и исключает ошибки при перемешивании, однако должно производиться тщательно.
Недостаточное проникновение грунтовочного материала в бетон из-за высокой вязкости обусловливает недостаточно прочную связь между основой и покрытием.
Наличие остатков растворителя вследствие несоблюдения времени ожидания и сушки или вследствие повышения температуры вызывает снижение прочности или образование пузырей.
Толщина покрытия зависит от величины нагрузки. При использовании полиуретановых покрытий в качестве химически стойких покрытий полов они должны из соображений плотности выполняться многослойными толщиной самое меньшее 4 мм. При отделке хранилищ полиуретаны используются главным образом благодаря хорошей устойчивости к действию минеральных масел. Кроме того, они используются в качестве покрытий лестничных ступеней и площадок, а также кровельных элементов. В последнем случае к материалу покрытия добавляют, например, 5% по массе алюминиевого порошка, с тем чтобы получить кровельное покрытие, возможно более отражающее солнечное излучение. Расход полиуретанового раствора при этом составляет 1,5 кг/м2, при обработке лестничных ступеней — 2 кг/м2. Полиуретановые покрытия имеются и в спортивных сооружениях. Так, для отделки полов они выполняются толщиной 3—5 мм, для беговых дорожек — 8—13 мм. Использование полиуретанов на открытом воздухе ограничено их плохой устойчивостью к действию влаги. По этой же причине использование покрытий, содержащих влагочувствительные изоцианатные смолы, в условиях стройплощадки имеет снижающуюся тенденцию.
Ремонтные растворы и соединительные массы
Ремонтные растворы или соединительные массы на базе синтетических смол используются в тех случаях, когда бывают необходимы быстрая ликвидация повреждения или высокая плотность и хорошее сцепление. При применении полимерцементного раствора благодаря наличию в нем полимера улучшается адгезия раствора к старому бетону. При изготовлении железобетонных элементов и элементов из предварительно напряженного железобетона иногда получаются бетонные покрытия арматуры недостаточной толщины, так что под влиянием погодных условий и дымовых газов арматура постепенно корродирует и возникают разрывы в бетоне. Для ремонта применяются оправдавшие себя растворы на основе эпоксидных смол, обладающие высокой прочностью, плотные и устойчивые к щелочам. Наполнители с размером зерен до 1 мм гарантируют хорошую шпаклюемость. Для работ на уровне выше головы человека к смолораствору добавляется 5—10% по массе тиксотропного средства (например, супрасила). Может быть рекомендовано применение отвердителя с незначительным эластизирующим действием (Н 10-58) и, кроме того, относительно влагонечувствительного. В качестве предварительной работы необходимы очистка арматуры от ржавичны и нанесение эпоксидной смолы. Расчет необходимых количеств смолы и заполнителей производится на заданный объем.
Для ремонтных растворов, например для устранения повреждений дорожного полотна от мороза, подходят в качестве вяжущего эпоксидные и метакрилатные или дегтеэпоксидные смолы. Смолорастворы морозо- и износостойки. Покрытия из них не покрываются льдом, в то время как соответствующие цементобетонные покрытия обледеневают. Кроме того, получаются более короткие тормозные пути.
При применении полимерцементных растворов для ремонтных работ при повреждении бетонного дорожного полотна, лестниц, лицевых бетонных поверхностей и т.д. основа также должна быть прочной и чистой. Осыпающиеся, неплотные участки поверхности должны быть устранены. Гладким поверхностям неплохо придать шероховатость. Жидкое цементное тесто и маслянистые остатки необходимо удалить. Очистка основы производится главным образом пескоструйным способом. Перед нанесением раствора основу следует выдержать во влажном состоянии в течение примерно 2 ч. Минимальная температура пленкообразования полимерной составляющей раствора должна гарантироваться в течение самое меньшее 4 недель. При недостаточном высыхании и слишком высоком количестве полимерной добавки ( ≥ 10% по массе) вода может препятствовать сцеплению. В условиях сильного влияния влаги следует применять такие дисперсии, которые после отверждения обладают достаточной водо- и щелочеустойчивостью.
Рекомендации по составу смеси:
- соотношение компонентов в смеси от 1:3 до 1:5;
- содержание полимерной составляющей (твердое вещество) в расчете на массу цемента: от 2,5 до 10% по массе;
- содержание цемента: от 310 до 480 кг/м3;
- цемент + наполнитель <0,09 мм: около 550 кг/м3.
Повышение несущей способности железобетонных конструкций
Усиление строительных элементов может производиться различными путями. Наряду со стальными плитами или стальной арматурой, приклеиваемыми с помощью эпоксидной смолы, эту же задачу усиления выполняют и растворы на основе эпоксидных смол. Несущую способность железобетонных конструкций можно повысить только в том случае, если зона сжатия или зона растяжения или обе вместе усиливаются в почти ненапряженном состоянии. Для достижения соответствующего эффекта усиливающие материалы для зон сжатия должны отвечать следующим требованиям:
- коэффициент теплового расширения и Е-модуль должны приблизительно соответствовать тем же свойствам цементобетона;
- прочность сцепления с цементобетоном должна быть больше, чем прочность цементобетона на сдвиг;
- ползучесть должна быть низкой;
- усадка должна быть низкой;
- прочность на сжатие должна быть высокой.
Для зон растяжения необходимы:
- высокая прочность сцепления с цементобетоном и сталью;
- соответствие коэффициентов теплового расширения стали и усиливающих материалов.
Требования относительно Е-модуля, коэффициентов теплового расширения, прочности при сжатии, ползучести и усадки приблизительно выполняются прежде всего растворами на основе эпоксидных смол с высокой степенью наполнения. При температурах эксплуатации выше 30 С растворами на эпоксидных смолах выполняются уже не все требования. Благоприятны для ремонтных работ и для работ по усилению конструкций короткие сроки затвердевания растворов на эпоксидных смолах.
При необходимости усиления элемента железобетонной конструкции, например балки, было бы неправильным добиваться этого путем усиления зоны сжатия раствором на эпоксидной смоле или зоны растяжения дополнительным армированием смолораствора высоконагруженной балки, поскольку усиливающие материалы укладывались бы при этом хотя и при полном сцеплении, но прежде всего на ненапряженные сжатые или растянутые стороны. Усиленная таким образом конструкция при более высокой нагрузке разрушилась бы вследствие перегрузки старого железобетона. Только общая деформация железобетона и усиливающихся слоев может привести к повышению несущей способности. Однако для этого нужно, чтобы цементобетон и сталь, уже длительное время находившиеся под нагрузкой, претерпели еще одну деформацию в рамках допустимых границ. Для достижения этого условия усиления железобетонного элемента необходимо начать разгрузку последнего. Тем самым можно восстановить общую деформацию сжатия цементобетона є, состоящую из єэласт и єпласт. То же касается и стали. Так как значение єэласт для цементобетона ВК20 составляет около 0,45% деформации сжатия, что соответствует деформации ползучести раствора на основе эпоксидной смолы при его максимальной 20%-ной степени использования по истечении примерно 50 лет (при нормальной температуре), то усиление железобетонной конструкции возможно. При повышении несущей способности железобетонных конструкций в нагруженной области слоя смолораствора встречаются только нагрузки, составляющие от 15 до 25% прочности смолораствора.
Совместное действие особенно слоя сжатия поперечного сечения железобетона и усиливающего слоя (например, из раствора на основе эпоксидной смолы при соотношении компонентов в нем 1:10) приводит после требуемого снятия нагрузки и при новом повышении нагрузки к перегруппировке напряжений во всем сечении.
Подстилающий слой подкрановых рельсов
При непосредственной укладке подкрановых рельсов на цементный раствор или цементный бетон и при недостаточном качестве последних часто случаются повреждения. Поэтому для балластировки и укрепления подкрановых рельсов железобетоном применяются выравнивающие и гасящие вибрацию промежуточные слои из растворов на основе синтетических смол. Так как эти растворы пластины, то они выравнивают все неровности бетона на поверхности, воспринимающей колесную нагрузку. Размягчение неровностей бетонной поверхности под катящейся большой нагрузкой надежно исключается и тем самым предотвращается механическое разрушение, например бетонной кран-балки. Вертикальное давление сжатия на бетонную поверхность под колесной нагрузкой снижается благодаря наличию промежуточного слоя из смолораствора с соответствующим Е-модулем и соответствующей толщины. Одновременно сильно снижается эффект раскатки, т.е. сошлифовка нижнего слоя при продольном перемещении подкрановых рельсов. Смолораствор при хорошей прочности сцепления должен компенсировать напряжения смятия при прокатке или внутренние подвижки материала. Возможные нагрузки необходимо рассчитывать. В качестве вяжущего для этих растворов применяются прежде всего эпоксидные смолы, а также полиэфирные смолы. К обработке поверхности бетона или стали в этом случае относятся те же основные правила, что действительны для покрытий.
Замазка
Растворы на основе синтетических смол холодного отверждения, которые применяются при кладочных работах, укладке или заделке швов облицовки или покрытий полов, называются замазкой. Часто встречающееся название кислотостойкие замазки не точно, так как замазки на основе синтетических смол служат и для защиты цементобетона от щелочных сред. Кроме того, эти растворы имеют достаточную устойчивость не ко всем кислотам.
В качестве вяжущего для этих растворов применяют в зависимости от нагрузки наряду с полиэфирными и эпоксидными смолами фенолформальдегидные и фурановые смолы. Наполнители замазок на основе фенольных и фурановых смол часто уже содержат отвердитель. Обе эти замазки нельзя укладывать на незащищенный бетон при использовании кислот в качестве отвердителей.
Склеивание
Под склеиванием понимают соединение тел через сцепление поверхностей посредством клеящего вещества. Благодаря хорошей адгезии, когезии, температурной и химической устойчивости, а также удобоукладываемости большое число полимеров подходит для изготовления клеящих материалов. Растворы, связанные полимерами, представляют собой только небольшую часть используемых в строительном деле клеящих материалов. Применение полимеррастворов в качестве клеящих материалов, как правило, с невысоким содержанием наполнителей зависит от склеиваемых материалов и цели применения (табл. 4.15). В то время как при склеивании металлов требуется высокая жесткость клеящего слоя, которая может быть лишь немного ниже жесткости металла, при склеивании пластмасс нужно принимать во внимание незначительной Е-модуль этих материалов. В случае бетонов применяются преимущественно щелочеустойчивые синтетические смолы (например, эпоксидные). Безусловно, необходима основательная и тщательная подготовка поверхности склеиваемых материалов. Ниже приведены примеры склеивания бетона и стали, представляющие лишь малую толику всех возможностей.
Строительные элементы, которые из технических и экономических соображений изготавливаются в виде нескольких отдельных частей, могут затем соединяться в единое целое посредством склеивания. Поскольку прочностные свойства материала швов в значительной мере превосходят таковые цементобетона, склеивание может приводить к получению монолитной структуры. Применяется склеивание опор, стержней колонн и капителей висячей конструкции, монтаж фасадных плит с вклеенными подвесными консолями, склеивание бетонных труб. При строительстве моста в Венесуэле в 1958—1963 гг. были соединены отрезки труб длиной от 1 до 6 м с помощью клея на основе синтетической смолы в бетонные сваи длиной 53 м. Склеивание готовых бетонных деталей наряду с быстрым набором прочности клеящим материалом имеет то преимущество, что не нуждается в опалубке стыковых швов. Соединение бетонных деталей предварительно напряженных мостовых ферм производилось посредством эпоксидной смолы, в которую при толщине слоя от 1 до 2 мм вводилось тиксотропное средство. Преимущества при этом состоят в коротком времени твердения и более высокой коррозионной стойкости арматуры вследствие высокой герметичности швов. Далее из готовых бетонных элементов склеивались гиперболические башенные охладители воды -градирни.
Хорошо зарекомендовало себя также приклеивание наружной арматуры для усиления бетонных балок. При склеивании отдельных частей стальных мостов обычные соединительные средства использовались так, чтобы они воспринимали на себя нагрузку только при возможном отказе клеевых соединений (1955 г. — первый клееный стальной мост с решетчатыми фермами). Применение технологии склеивания в укладке железнодорожных путей приводит к уменьшению износа, причем склеиваются привинченные друг к другу элементы с получением предварительно напряженного клеевого соединения, что обусловливает более высокую прочность и надежность.
Сцепление старого и нового бетона
Для обеспечения надежного соединения старого и нового бетонов служат промежуточные слои с повышенной адгезией к цементобетону. Чистые полимерные дисперсии применяются для этих целей редко. Как правило, работают с разбавленным полимерцементным раствором, обладающим хорошей адгезией к старому бетону. Полимерная дисперсия перемешивается примерно с 50% воды, после чего добавляется к сухому цементному раствору (соотношение компонентов в смеси 1:1,5) до получения жидкого растворного теста. Нанесение материала производится с помощью твердого веника слоем от 1,5 до 3 мм толщины. Бетонное покрытие должно быть перед тем очищено и хорошо увлажнено. Свежий бетон вводят в свежий, еще не затвердевший полимер-цементный раствор.
Кроме того, возможно применение синтетических смол. На сухой старый бетон наносится покрытие на основе эпоксидной смолы. В еще не затвердевшую эпоксидную смолу вводится свежий бетон.
Штукатурные работы и монолитные полы
Для штукатурных работ и изготовления монолитных полов используются растворы, в которых в качестве единственного или дополнительного вяжущего средства служат дисперсии полимеров.
• Штукатурные работы
Для тонкослойных штукатурок, сцепление которых с основой не надежно, применяются с целью улучшения сцепления штукатурки с бетоном дисперсии полимеров как единственное вяжущее или как добавка к цементному раствору.
Благодаря хорошим адгезионным свойствам и гладкой поверхности, что положительно сказывается на дезактивации, поливинилацетатные растворы с дополнительным защитным покрытием используются в ядерно-технических установках ГДР.
Полимерцементные растворы пригодны для крепления керамической плитки для стен и полов. Сухой раствор, содержащий цемент и порошок дисперсии, может затворяться водой на рабочем месте. Эти растворы пригодны также для склеивания элементов из газобетона.
• Монолитные полы
Другая область применения поливинилацетатных растворов — бесшовные покрытия для полов. Они почти не дают пыли и удобны для наклеивания пластиковой обшивки. Для изготовления износостойких мастичных полов с толщиной слоя до 4 мм после нанесения грунтовки требуется многоразовое шпаклевание. Они имеют относительно длинные, технически обусловленные сроки сушки и поэтому не годятся для ремонтных работ. При необходимости лучшей устойчивости против механических нагрузок, например в мастерских, цехах, крытых спортивных сооружениях, а также для лестниц, используют полимерцементные растворы и бетоны. Толщина слоя при возможности одностороннего высыхания не должна превышать 45 мм.
Готовые элементы
Готовые детали изготавливают из бетонов на основе синтетических смол и бетонов, пропитанных полимерами. Получение их экономично, если в конструкции одновременно используются их хорошие химические и физические свойства при низком содержании вяжущего.
Использование полимеримпрегнированных бетонов имеет тенденцию к сокращению; из технологических и экономических соображении производство из него готовых элементов оказывается перспективным там, где импрегнирование полимером по способу частичной пропитки остается ограниченным наружными областями исходного бетона.
Содержание синтетической смолы в смолобетонах составляет, как правило, менее 15% по массе. При технологически затратных способах содержание смолы может быть снижено до 4% по массе. В качестве синтетической смолы применяются прежде всего полиэфирные, метакрилатные, фурановые и фенольные смолы.
Полиэфирсмолобетон
С помощью разливочной машины для получения полиэфирсмолобетона непрерывного действия изготавливается множество элементов. В рамках международной практики сюда относятся:
• Дренажные лотки, обшивка ручьев
Благодаря гладкой поверхности вкупе с благоприятными коэффициентами трения и высокими прочностными характеристиками поперечное сечение и толщина стенок могут уменьшаться. Другие полезные свойства — износо- и морозостойкость.
• Кессоны для уличных сточных вод
Коррозионно-устойчивые кессоны из полиэфирсмолобетона вдвое легче кессонов из серого чугуна, проще транспортируются и укладываются
• Кабельные и канализационные колодцы
Преимущество этих готовых изделий состоит в небольшой массе (1/3 бетонного колодца), высокой скорости монтажа и снижении транспортных затрат.
• Плиты и плитки, аналогичные бетонным блокам заводского изготовления и терраццо. Плиты с минимальной толщиной 8 мм и содержанием смолы 4% по массе отличаются декоративностью, высокими прочностью, ударной вязкостью и морозоустойчивостью и применяются среди прочего для полов, лестниц, подоконников, облицовки стен.
• Трубы
Трубы, изготовленные центробежным способом, уже при диаметре 2,6 м и длине до 3,6 м укладывались способом гидравлической подпрессовки. Кольцевая прочность на растяжение при изгибе составляет от 20 до 25 Н/мм2.
Трубы с прочностью того же порядка, что и стальные, состоят из центрального слоя, выполненного из смолораствора, и внутреннего и наружного слоев из полиэфирной смолы, армированной волокном или матами; они изготавливаются способом намотки и используются в качестве дренажных труб с большим условным проходом.
• Метакрилатный смолобетон
Палитра этих бетонов так же многообразна, как и полиэфирных. Наряду с тонкими и декоративными плиточными изделиями следует также назвать:
• Емкости для рассады
Из-за возможного снижения массы и устойчивости против гумусовых кислот эти бетоны использовались, например, при постройке ванн для рассады длиной до 4 м и массой 1,5 т.
• Сливные решетки
В свинарниках смогли найти применение решетки для сброса нечистот, обладающие хорошей устойчивостью против аммиака и мочи.
• Лестничные ступени
При электрически обогреваемых лестничных устройствах тонкие лестничные ступени делают возможным не только легкий монтаж, но и относительно низкую стоимость обогрева благодаря незначительной массе.
• Санитарно-технические изделия
Бетоны с высоким содержанием наполнителей в некоторых странах занимают значительную часть рынка этого рода изделий.
• Фурановые смолобетоны
Готовые изделия с использованием фурфуролацетоновых смол нашли применение, например, в Советском Союзе главным образом там, где необходима высокая химическая устойчивость конструкций. Из палитры таких готовых изделий выделяются:
• Железнодорожные шпалы
Предварительно напряженные высокопрочной проволокой шпалы и после многолетней эксплуатации сохраняют хорошие механические и диэлектрические свойства.
• Армированные потолочные плиты
В прядильном производстве и производстве искусственных волокон использовались ребристые плиты из армированного бетона на основе фурановой смолы.
• Комбинированные балки с легким полимербетоном
Это элементы, работающие на изгиб, из армированного смолобетона, в зоне сжатия которых при бетрнировании укладывается железобетонная сердцевина, ограничивающая прогибание элемента при изгибе. Железобетон со всех сторон защищен легким бетоном на основе фурановой смолы.
• Фенольные смолобетоны
Готовые изделия с использованием фенольных смол, имеющие толщину стенок от 20 до 25 мм, выполняются из фенолформальдегидных смол горячего твердения, содержащих наполнитель, и должны монтироваться на строительной площадке посредством фланцевого или клеевого соединений. При температуре эксплуатации ниже 140°С находят применение для травильных емкостей, дымовых труб, скрубберов и колонных реакторов.
• Полимеримпрегнированные бетоны
Техническое применение этих бетонов из-за высокой стоимости по сравнению со стоимостью бетонов на основе синтетических смол имеет тенденцию к сокращению. Выбранные примеры относятся к испытанным вариантам применения.
• Трубы
Вследствие высокой прочности и долговечности эти трубы пригодны в качестве дренажных и вытяжных труб. Против действия сероводорода полная устойчивость не достигалась.
• Покрытия дорожного полотна
Предварительно напряженные в продольном направлении пропитанные плиты не требуют расходов на текущий ремонт.
• Несущая система для подземных сооружений
Преимущество этой системы по сравнению с деревянной состоит в более высокой нагружаемости и хорошей устойчивости против огня и гниения. Несущая система для одного тоннеля была образована из семи сегментов, соединенных в кольцо и забутованных цементобетоном. Эта система несла 60% всей нагрузки.
• Опоры мостов
Цилиндрические опоры для оснований больших мостов из предварительно напряженного полимеримпрегнированного бетона имеют при высокой обтекаемости и прочности низкую массу. Они облегчают
забивку и обладают хорошей морозоустойчивостью и незначительной истираемостью.
• Камень для кладки силосов, бордюрный камень, тротуарные плиты
Здесь в основном используется хорошая устойчивость полимеримпрегнированного бетона.