Строительство и архитектура /4. Современные строительные материалы

Д.т.н. Шишкін О.О., Бортуаль Д.Г.

Криворізький національний університет, Україна

Мінерально-органічній матеріал для ремонту і відновлення будівельних конструкцій

Тривала експлуатація будинків і споруд більшості підприємств України, зумовлює необхідність проведення робіт з відновлення їхніх експлуатаційних властивостей. У процесі виконання робіт по ремонту та відновленню експлуатаційних властивостей будівельних конструкцій промислових будинків і споруд виникає потреба відновлення геометричних розмірів існуючих конструкцій. Для цього, частіше усього проводять укладання додаткового шару бетону. При цьому повинно бути забезпечено надійне сполучення «старого» бетону та арматури конструкції з «новим» бетоном ремонтних елементів.

Спільна робота будівельної конструкції й бетону, який на неї наноситься, забезпечується якістю їхньої контактної зони, що, відповідно до [1, 2], характеризується насамперед суцільністю контакту та його міцністю.

Проблема забезпечення монолітності бетону при ремонті і відновленні існуючих залізобетонних конструкцій є дуже важливою для загальної міцності і стійкості споруди. В даний час ця задача забезпечується використанням мінеральних, мінерально-полімерних і полімерних в'яжучих.

В основному зчеплення арматури з бетоном визначається:

- характеристиками арматурної сталі (станом її поверхні, профілем, діаметром і її механічними властивостями);

- характеристиками бетону (його міцністю, віком, складом, властивостями цементу, заповнювачів);

- технологією приготування бетону, способом укладання і ущільнення, умовами тверднення.

Встановлено, що зчеплення гладкої круглої арматури обумовлене: адгезією (склеюванням цементного гелю з поверхнею стрижня), тертям, викликаним усадковим тиском на стрижень, і механічним зачепленням за бетон нерівностей поверхні стрижня [3].

Склеювання цементного каменя з арматурою в період тужавлення і тверднення бетону визначається хімічними і фізичними процесами, які приводять до виникнення на контактній поверхні капілярних і молекулярних сил тяжіння[1].

У свіжо покладеному бетоні, нанесеному на затверділу основу, в процесі тверднення розвивається внутрішня усадкова напруга, величина якої може значно перевершувати сили адгезії, що призводить при цьому до зниження величини адгезії і, як наслідок, до відшаровування покриття від відновлюваної поверхні. При цьому в самому покритті можуть виникати тріщини, що є результатом перевищення величини внутрішньої усадкової напруги, над когезійними силами затверділого бетону, що буде також причиною пониження водопроникності, морозостійкості і корозійній стійкості покриття із-за концентрації напруги. В деяких випадках усадка негативно впливає на зчеплення арматури: можуть з'являтися подовжні (радіальні) тріщини; контакт між арматурою може погіршати у зв'язку з великими подовжніми усадковим деформаціями[4].

При ремонті і відновленні конструкцій врахувати вплив складного і багатообразного комплексу чинників зчеплення свіжо укладеного бетону із затверділим бетоном, а також арматурою є вельми важким завданням. Тому аналіз проблеми по відновленню конструкцій призвів до досліджень по визначенню міцності зчеплення мінерально-органічного матеріалу з металом.

Бетонний шар, завдяки вмісту вільного вапна, має лужний характер, досить ефективно захищає сталь від корозії. Спосіб захисту сталевої арматури в бетоні заснований на так званій пасивуючій (захисній) дії лужних середовищ. У лужних розчинах корозія зменшується унаслідок утворення захисної плівки з гідрату окислу заліза. При гідратації портландцементу утворюється в значній кількості гідрат окислу кальцію, розчинений у волозі, що міститься в порах цементного каменя, що забезпечує повну пасивацію поверхні сталі [5].

У Криворізькому національному університеті розроблено мінерально-органічний клей, який має достатньо високе зчеплення з «старим» бетоном і арматурою відновлюваної конструкції та «новим» бетоном, забезпечує зв'язок по поверхні контакту між арматурою і бетоном, що впливає на спільну роботу будівельної конструкції.

Результаті проведених досліджень дозволяють зробити наступні висновки|:

1. Розробленій мінерально-органічний матеріал на основі гліцеридів, мінералів, які містять залізо і речовин, які містять кальцій, має високу міцність зчеплення з бетоном та металом.

2. За допомогою розробленого матеріалу можна створювати міцний стиск між залізобетонною конструкцією і бетоном елементів, які її підсилюють, а також забезпечувати високу міцність робочих швів при бетонуванні монолітних конструкцій.

3.Мінерально-органічний матеріал завдяки утворенню гідрофобного шару забезпечує захист арматури від корозії, яка може мати місто внаслідок карбонізації бетону та дії агресивних речовин і втрати захисних властивостей бетону.

Література:

1. Микульский В.Г., Козлов В.В. Склеивание бетона.- М.: Стройиздат, 1975. – 236 с.

2. Кротова Н.А. Склеивание и прилипание. - М.: Изд-во АН, 1960. – 238 с.

3. Мулин Н.М. Стержневая арматура железобетонных конструкций.-М.: Стройиздат, 1974.- 233с.

4. Колокольникова Е. И. Долговечность строительных материалов.- М.:Высшая школа, 1975.-158с.

5. Бадовська Г.Н. Антикоррозионная защита зданий. –М.: Стройиздат, 1978. 386с.