Разработка способов оценки и повышения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений

Закоршменный, Андрей Иосифович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка способов оценки и повышения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Разработка способов оценки и повышения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений"

На правах рукописи

УДК 622.48:624.012.35

ЗАКОРШМЁННЫЙ Андрей Иосифович

РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ОЦЕНКИ И ПОВЫШЕНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Специальность: 25.00 22 - «Геотехнология (подземная, открытая и строительная)»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1111811

003167828

Москва 2008

Работа выполнена в Московском государственном горном университете

Научный руководитель доктор технических наук, профессор IIIИ ЛИН Андрей Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор СМИРНОВ Вячеслав Иванович кандидат технических наук ЩЕКУДОВ Евгений Владимирович

Защита диссертации состоится « 15 » мая 2008 г в У0 час на заседании диссертационного совета Д-212.128.05 при Московском государственном горном университете по адресу 119991, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, б

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета

Ведущая организация - МГУП «Моеводоканал»

Автореферат разослан « » апреля 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук

МЕЛЬНИК Владимир Васильевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На сегодняшний день в Москве около 30% строящихся объектов различного назначения имеют подземную часть Доля подземных сооружений в общей площади объектов, введенных в эксплуатацию за последние пять лет, составляет 8% За рубежом эта цифра составляет 20-25% Площадь подземных сооружений, ежегодно вводимых в эксплуатацию в последнее время, в среднем достигает 700 тыс. м2. В период с 2008 по 2010 год, по расчетам ГУЛ «НИиПИ Генплана Москвы», по программе освоения подземного пространства и основных направлений развитая г. Москвы предусматривается строительство подземных сооружений в объеме от 1,8 до 3,0 млн м2

Строительство современных подземных комплексов сегодня не может вестись без тщательно продуманной и реально функционирующей системы обеспечения контроля качества Действующие в настоящее время нормативы не обеспечивают единства подходов к определению водонепроницаемости для оценки соответствия железобетонных конструкций маркам бетона по этому показателю Для подземных сооружений в основном используется бетон высоких марок по водонепроницаемости W8-W14, а по факту, с учетом конструктивных дефектов, которые всегда имеют место, получается бетон - W2-W4, имеющий остаточный приток воды, во много раз превышающий ожидаемый, причем вода попадает в сооружение не только по швам и стыкам, но и через конструктивный бетон, что приводит к ускоренному фактическому износу сооружений. Так, например, монолитные участки коллекторных тоннелей имеют проницаемость в 2 раза, очистные сооружения в 1,4 раза более проектной При этом предполагается, что установленная проектом водонепроницаемость бетона, например W8, обеспечивает герметичность конструкции при давлении воды 0,8 МПа, что не соответствует данным практики

Наиболее перспективные способы оценки водонепроницаемости бетона включены в состав российских и зарубежных стандартов и закреплены российским ГОСТом 12730 5-84, разработанным научно-исследовательским институтом железобетона (НИИЖБ), швейцарским стандартом для контроля качества бетона на месте проведения работ SN-505-262/1; стандартами ASTM С 120297 и ACI 228 2R-98, выпущенными Американским обществом по испытанию материалов и Американским институтом бетона, а также патентами на изобретения и полезные модели по данной тематике

Однако в данных исследованиях рассматривается водонепроницаемость

только защитного поверхностного слоя бетона железобетонной конструкции толщиной до 50 мм, который должен обеспечивать первичную защиту арматуры в бетоне, но после определенного периода эксплуатации поражается хлоридами и двуокисью углерода и требует ремонта При этом существенное значение на способ и результаты измерений состояния поверхностного слоя бетона оказывают дефекты конструкции, вынуждающие производить подготовку поверхности к испытаниям В качестве контрольного слоя принимается защитный слой бетона по внутренней поверхности подземного сооружения, который обеспечивает защиту от воздействий внутренней среды. От воздействия внешней среды защищает внешний защитный слой бетона обделки, который недоступен к испытаниям по существующим стандартным методам. Кроме того, в многочисленных рекомендациях по оценке водонепроницаемости отсутствует учет изменения температурных и влажностных факторов эксплуатационной среды и самое главное - они не рассматривают влияние арматурного каркаса на водонепроницаемость конструкции в целом Способы контроля, основанные на лабораторных исследованиях образцов и их результаты, имеют мало общего с фактическим состоянием конструкций

Под воздействием различных факторов в процессе строительства и эксплуатации состояние конструкций ухудшается и перестает соответствовать требуемым значениям Из чеш следует, что необходим периодический контроль водонепроницаемости конструкций из железобетона подземных сооружений по всей ее толщине и на протяжении всего срока эксплуатации объекта В связи с этим разработка способов оценки и повышения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений является весьма актуальной.

Целью диссертации является установление влияния относительного водосо-держания, пористости, коэффициента армирования и температуры окружающей среды на состояние железобетонных конструкций подземных сооружений для разработки способов оценки и повышения их водонепроницаемости, обеспечивающих эксплуатационную надежность объектов на требуемом уровне

Идея работы заключается в использовании эффекта изменения электросопротивления в функции относительного водосодержания бетона до и после бурения испытательного отверстия для повышения точности оценки состояния железобетонных конструкций в натурных условиях.

Научные положения, выносимые на защиту: 1 Действенный контроль состояния железобетонных конструкций подземных

сооружений независимо от состояния защитного слоя должен осуществляться в натурных условиях прямым способом по толщине конструкции на основе оценки водонепроницаемости, отличающейся комплексным учетом относительного водо-содержания, пористости и коэффициента армирования

2 Электросопротивление железобетона находится в функции относительного водосодержания по методу Веннера, а требуемая точность измерения водосодер-жания обеспечивается сопоставлением значений электросопротивления до и после бурения испытательного отверстия «мокрым» способом

3 Применение в качестве первичной защиты микрокремнезема железобетонных конструкций обеспечивает максимальный положительный эффект при водо-цементном отношении 0,4, а вторичная защита на основе минеральных вяжущих в качестве внутренней гидроизоляции эффективна при внешнем воздействии воды на подземное сооружение, при этом наиболее целесообразно использование гидроизоляционной мембраны толщиной 3-4 мм

Научная новизна работы состоит в комплексном учете влияния пористости, относительного водосодержания и коэффициента армирования бетонных конструкций, а также вязкости воды при соответствующей температуре проведения испытаний, независимо от наличия дефектов в защитном слое бетона и глубины его поражения хлоридами и двуокисью углерода, что позволяет объективно контролировать качество бетона по толщине конструкции и повышает точность измерений

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- использованием современной теории фильтрации жидкости в пористой среде,

- высокой статистической значимостью полученных зависимостей изменения электросопротивления бетона от его относительного водосодержания по методу Веннера, а также водонепроницаемости железобетонных конструкций от их коэффициента армирования,

- удовлетворительной сходимостью полученных результатов разработанного способа определения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений в натурных условиях с результатами определения ее существующими нормативными способами;

- удовлетворительной сходимостью полученных результатов лабораторных исследований и практических испытаний, полученных на эксплуатирующихся подземных строительных объектах (расхождения не превышают 10-15%),

- результатами практической реализации предложенного способа при контроле и ремонте железобетонных конструкций подземных сооружений по текущему состоянию, подтверждающими положительный эффект

Научное значение работы заключается в установлении зависимостей изменения электросопротивления бетона в железобетонной конструкции от его относительного водосодержания по методу Веннера и водонепроницаемости ее от коэффициента армирования, позволяющих обосновывать значение коэффициента фильтрации определенного подземного сооружения Практическое значение работы состоит:

- в разработке способа определения водонепроницаемости по толщине железобетонных конструкций подземных сооружений в натурных условиях (патент на изобретение №2285910),

- в получении реальных значений водонепроницаемости для железобетона подземных сооружений по толщине конструкции, позволяющих произвести сравнительную оценку с проектными значениями, а также обоснованно выбирать материалы и технологические решения по ремонту с учетом состояния конструкций и условий эксплуатации объекта (температура воздуха и влажность бетона) как на стадии строительства, так и в процессе эксплуатации объекта

Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты исследований внедрены при разработке рекомендаций и выборе технологических решений по своевременному проведению ремонтных работ и обеспечению безаварийной эксплуатации железобетонных конструкций, находящихся в ведении МГУП «Мосво-доканал»

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на научных конференциях и симпозиумах в рамках «Недели горняка» (Москва, 2007), на II Всероссийской (Международной) конференции по бетону и железобетону «Бетон и железобетон, пути развития» (Москва, 2005), на научных семинарах кафедры СПСиШ МГТУ (Москва, 2006-2007)

Публикации. Основные выводы и результаты диссертации отражены в 5 публикациях автора, в том числе 1 патенте на изобретение и 2 статьях, опубликованных в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 164 наименований, 4 приложений, 68 рисунков и 26 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Наиболее перспективные способы оценки водонепроницаемости бетона включены в состав российских и зарубежных стандартов и закреплены российским ГОСТом 12730 5-84, швейцарским стандартом SN-5Q5-262/I, американским обществом по испытанию материалов ASTM С 120297, американским институтом бетона ACI 228.2R-98, а также патентами на изобретения и полезные модели

Существенный вклад в развитие теории и практики оценки водонепроницаемости бетона внесли- М.И. Бруссер, Ф.М. Иванов, JI.A. Малинина, В.М. Москвин, ЮА, Саввина, Н.К. Розенталь, Р. Торрент, Г. Френцер и др. Долговечности и надежности железобетонных конструкций посвящены работы. К.Г. Анд раде, Б.В. Баркалова, А.М. Кириленко, Е.Ю. Куликовой, В.Е. Меркина, Л.М. Пухонто, В.И. Смирнова, А.А. Шилина, Е.В. Щекудова и др. Подбором состава бетона для повышения его водонепроницаемости занимались Ю.М. Баженов, М.И. Бруссер, В.В. Воронин, Ю.Н. Куликов, У.Х. Магдеев и др. В проектировании защиты и гидроизоляции сооружений активное участие принимали А.И. Бедов, М.В. Зайцев, И.А Золотарев, Н.А. Кудашева, А. Невилл, В.М. Покровский; С.Н. Попчепко, В.Ф. Сапрыкин, В.Ф. Степанова, П. Эммонс и др.

В данных работах рассматривается водонепроницаемость только поверхностного слоя бетона железобетонной конструкции толщиной до 50 мм, который после определенного периода эксплуатации поражается хлоридами и двуокисью углерода, при этом существенное значение на способ и результаты измерений оказывают раковины и каверны на поверхности конструкций, вынуждающие производить подготовку поверхности к испытаниям Кроме того, в указанных работах отсутствует учет температурных и влажностных факторов эксплуатационной среды и самое главное - они не рассматривают влияние арматурного каркаса на водонепроницаемость конструкции в целом

Поэтому в соответствии с целью диссертации были поставлены- и решены следующие задачи'

1 Оценка существующих методов и приборов для определения водонепроницаемости железобетонных конструкций

2 Анализ и оценка применяемых технологических мероприятий, направленных на улучшение водонепроницаемости и защиты железобетонных конструкций подземных сооружений

3. Разработка методики проведения стендовых и натурных исследований

4 Проведение стендовых и натурных исследований по оценке водонепроницаемости железобетона

5 Обработка результатов экспериментальных и натурных исследований

6 Разработка способа по оценке водонепроницаемости железобетонных конструкций в реальных условиях,

7. Разработка рекомендаций по повышению водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений

8 Оценка эффективности использования предлагаемых технологических решений

В соответствии с первой поставленной задачей автором выполнен анализ существующих методов определения водонепроницаемости бетонных конструкций, который позволил разделить их на четыре группы-

а) косвенного определения водонепроницаемости поверхности бетонных конструкций мобильными приборами, проводимого путем сверления отверстий в бетонной конструкции или приложением вакуумирующего элемента непосредственно к поверхности бетона с контролем потери вакуума по времени,

б) косвенного определения плотности и однородности железобетонных конструкций акустическими и ультразвуковыми приборами, позволяющими оценить водонепроницаемость бетона,

в) прямого определения водонепроницаемости поверхностных слоев бетонных конструкций, основанного на замере мобильными приборами объема воды, поглощенной конструкцией,

г) прямого определения водонепроницаемости контрольных образцов и кернов бетона стационарными лабораторными установками, фиксирующими по времени начало фильтрации по «мокрому пятну» и/или объем воды, поглощенной бетоном.

Положительными сторонами способов, основанных на определении воздухопроницаемости бетонных конструкций, являются быстрота и простота использования, в отличие от способов с использованием воды, однако имеет место значительный разброс получаемых значений и, как следствие, требуется на порядок большее количество испытаний по сравнению с прямыми способами Недостатком способа, определяющего водонепроницаемость конструкций с применением воды, является потребность в герметизации контакта прибора к поверхности бетонной конструкции Основными преимуществами акустических и ультразвуковых методов являются' применение для различных толщин бетона, встречающих-

ся в подземном строительстве, испытание элементов конструкций при одностороннем доступе к ним, незначительная продолжительность испытаний. Однако необходим учет большого количества параметров техники измерения, частоты сигналов, геометрических размеров элемента, выбора зон испытаний в зависимости от расположения арматуры, температуры во время испытаний, состава бетона и т д Стационарные лабораторные установки не могут давать оценку водонепроницаемости бетона в реальных условиях эксплуатации подземных сооружений

В связи с вышеизложенным для оценки водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений целесообразно использовать прямой способ ее определения по толщине конструкции с применением мобильных приборов

В соответствии со второй задачей диссертации автором проведен анализ применяемых технологических мероприятий, направленных на улучшение водонепроницаемости и защиты железобетонных конструкций подземных сооружений, Из анализа следует, что защита бетона от проникновения воды и паров влаги может быть обеспечена на стадии его проектирования, то есть подбором состава, введением специальных добавок (первичная защита) или применением гидроизоляционных мембран из различных материалов (вторичная защита). Это подтверждается проведенными лабораторными исследованиями определения водонепроницаемости при добавлении в бетонную смесь 5% микрокремнезема и нанесении широко применяемых обмазочных гидроизоляционных материалов

Критерием выбора системы защиты железобетонных конструкций является минимум затрат при необходимых значениях водонепроницаемости, без потери внешнего вида покрытия, то есть сочетание первичной и вторичной защиты, а именно - водонепроницаемого бетона совместно с обмазочной гидроизоляцией, способной работать при позитивном и негативном давлениях воды

Анализ основных недостатков существующих способов показал необходимость создания нового способа определения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений В соответствии с третьей поставленной задачей при непосредственном участии автора разработан принципиально новый способ оценки данного показателя в натурных условиях, подтвержденный патентом РФ Для подземных сооружений все существующие способы позволяют оценивать качество защитного слоя бетона толщиной до 50 мм (а) внутренних поверхностей (П) обделки, которые отличаются от водонепроницаемости конструкций в целом (рис 1).

П1 N

Внешнее боздейстбие

бнешняя сторона обделки

о/

п /

То2

' '■■"■ бнутреняя сторона

обделки

Рис 1 Принципиальная схема определения водонепроницаемости железобетонных

конструкций

Внешняя сторона (П1) и бетон сооружения в области внешнего контура (а1) не контролируются. Изначально воздействие агрессивных вод проявляется на внешней границе конструкции, тем самым активируя процесс коррозии арматуры начиная с внешнего контура С внешней стороны происходит постоянное увлажнение обделки, с внутренней наблюдается повышенное содержание кислорода и углекислого газа Возможность контроля водонепроницаемости железобетонных конструкций на внешнем контуре (П1) предупреждает распространение коррозии несущей стальной арматуры на ранней стадии С учетом этого восстановление проектной водонепроницаемости конструкции на данном участке на ранней стадии обнаружения дефектов позволяет сэкономить значительные средства до 4-8 раз по сравнению с ремонтом объекта, находящимся в предаварийном или аварийном состоянии

Особенностью разработанного способа определения водонепроницаемости железобетона является бурение испытательного отверстия алмазной коронкой с водяным охлаждением, позволяющее резать бетон без динамических нагрузок. Технология бурения с водяным охлаждением экономически выгодней воздушного охлаждения в 3-4 раза, а также обеспечивает увеличение скорости буровых работ, снижение износа коронок и сохранение естественной трещиноватости конструкции по сравнению с ударно-вращательным бурением перфоратором

С учетом принципиальной схемы определения водонепроницаемости разработано устройство для определения водопоглощения строительной конструкции (ВБК-1) Принцип получения результатов прибором соответствует положениям теории фильтрации В аналитической модели учитываются линейный закон Дарси и уравнение неразрывности потока Вода в процессе фильтрации заполняет поро-вое пространство и под воздействием разности давлений перемещается от источ-

ника воды в радиальном направлении При работе прибора в шпуре поддерживается постоянное давление (граничное условие первого рода), среда принимается изотропной С учетом данных допущений дифференциальное уравнение фильтрации и граничные условия принимают вид-

1 д (гдР(г,0)_ 1 дР{г,г)

г дг\ дг ) а 5г

9/'КО = 0 '

дг

Р(г, 0) = Р„

где а - коэффициент пьезопроводности, м2/с, г0 - радиус шпура, м; г - радиус распространения воды в среде, м, Рх - начальное давление в среде, Па, Р0 - давление воды в шпуре, Па

Величину а возможно определить из следующего выражения

КФ

(2)

ЯрпР

где Кф - коэффициент фильтрации бетона, м/с, % - гравитационная постоянная, м/с2, р - плотность воды, кг/м , п - полная пористость бетона, р - коэффициент сжимаемости воды, 1/Па

Искомое решение дифференциального уравнения при указанных краевых условиях (1) имеет вид

р(г,о=р„+(ра~рл—(з)

гг г2 *

где Я и - безразмерные параметры, к =— и = —, С - комплексная пере-

4а/ 4а/

менная, £=— 4 а!

Темп поступления воды в бетонную конструкцию через шпур радиусом г0 на участке длиной / составляет

а^гтЩк-р.)^-^ (4)

где С - коэффициент проницаемости, м2; ¡л - динамическая вязкость воды, зависящая от температуры, Пас; I - длина участка нагнетания воды в шпуре, м

Из анализа уравнения фильтрации следует, что темп нагнетания воды с течением времени уменьшается, а с увеличением проницаемости бетона линейно возрастает Массовый расход обратно пропорционален коэффициенту вязкости воды С увеличением радиуса шпура и давления воды темп нагнетания возрастает

В результате испытания бетона в натурных условиях определяется количество воды, поглощенной железобетонной конструкцией Расчетное значение этой величины в пределах пятикратного радиуса составляет:

а - ¡Г^-с^-оь^{5)

л ¿-Ь

Iв

'-"„-С

Принимая во внимание, что между коэффициентом проницаемости и коэффициентом фильтрации существует следующая зависимость

с = (6)

ре

с учетом (6), получим

- -_^_, м/с. (7)

Кф-

401

Как свидетельствуют результаты экспериментальных исследований автора, коэффициент фильтрации армированных бетонов выше, чем в изотропной среде, что объясняется наличием дополнительных каналов проводимости на контакте бетона с арматурой, а расхождение результатов между истинным и расчетным коэффициентами фильтрации учитывается показателем водопроницаемости железобетона Кх'

(8)

где Кх - показатель водопроницаемости железобетона

Отличительной особенностью подземных сооружений является большое влияние относительного водосодержания бетона на измерение водонепроницаемости конструкций При одинаковых градиентах давления распространение воды от источника в радиальном направлении осуществляется интенсивней в сухом бе-

тоне, что объясняется значительной разницей плотностей воздуха и воды В увлажненном бетоне перемещение воды через частично насыщенные поры повышает сопротивление потоку жидкости, что снижает интенсивность ее распространения в конструкции С учетом этого начальное давление в конструкции Р^ определяется выражением1

(9)

где Ратм - атмосферное давление, Па, 1¥жс я - относительное водосодержание бетона, %; АIV5 ~ изменение водосодержания бетона после бурения шпура, %

Таким образом, измеряя количество воды, поглощенной конструкцией, вычисляем коэффициент фильтрации бетона Влияние процесса карбонизации и наличие хлоридов, которые распространяются с поверхности железобетонной конструкции на глубину до 40 мм, при определении водонепроницаемости способом ВБК-1 не учитываются, так как поверхностный слой не входит в рабочую зону прибора Факторы, влияющие на оценку результатов измерения водонепроницаемости, учитываются определением пористости, относительного водосодержания и коэффициента армирования конструкций, независимо от состояния поверхностного слоя бетона, а также вязкости воды при соответствующей температуре проведения испытаний, что позволяет производить контроль качества бетона в непосредственной близости к внешней агрессивной среде, облегчает установку измерительного прибора и повышает точность измерений

На основании аналитических исследований установлено, что применение технологии бурения железобетона алмазной коронкой с водяным охлаждением позволяет резать бетон без динамических нагрузок Для подтверждения данного утверждения автором был проведен эксперимент по оценке водопоглощения бетона в отверстиях, проделанных ударно-вращательным способом, в сравнении с алмазным бурением, который показал увеличение поглощения бетона в первом случае на 12,6%. Коэффициенты вариации значений проницаемости по всей серии образцов при сверлении и бурении отверстий соответственно составляют 8,27% и 3,25% Таким образом, применение ударно-вращательного сверления увеличивает разброс значений при подготовке испытательных отверстий на 60,7%.

Алмазное бурение отверстия с водяным охлаждением увеличивает относительное водосодержание бетона вокруг испытываемой области, тем самым изменяя показатели проницаемости среды

На основании аналитических исследований установлено, что относительное водосодержание бетона Шжс я оказывает существенное влияние на показатели во-

донепроницаемости железобетонных конструкций и в лабораторных условиях на образцах может быть определено по следующей зависимости.

Ш-IV

„ = ° 100%, (10)

где Ж - масса бетона; - масса высушенного бетона, ~ масса насыщенного бетона

В натурных условиях относительное водосодержание бетона можно определить измерением электросопротивления бетона пробником Веннера, приложив его к бетону четырьмя электродами Однако, учитывая существенное влияние на результаты измерений электросопротивления бетона его состава и пористости, необходимо производить измерение относительного водосодержания бетона на железобетонных конструкциях одинакового состава.

На основании выполненных аналитических исследований установлено, что в железобетонных конструкциях определенное влияние на их проницаемость оказывает арматурный каркас Наличие арматурного каркаса (в большей степени на вертикальных элементах колонны, стены, ригели и т п) разуплотняет бетон в конструкции, создавая препятствия крупным фракциям бетона. В процессе уплотнения бетонной смеси глубинными вибраторами, как правило, задевают арматурный каркас и в зоне примыкания бетонной смеси к арматуре в результате переданных колебаний образуется цементное молоко, что после вызревания бетона приводит к образованию диффузионных каналов в железобетонной конструкции, способствующих коррозии арматуры и растрескиванию бетона

При проведении исследований в натурных условиях количество арматурных стержней и расстояние между ними определялись с помощью электромагнитного прибора РКОРОМЕТЕК5 По установленным параметрам арматурного каркаса (количество стержней и их диаметр) определяется коэффициент армирования железобетонной конструкции Я по следующему выражению-

ком

где Аз - суммарная площадь сечения рабочей арматуры, м2; Аквн - площадь поперечного сечения железобетонной конструкции, м2

С учетом следующей поставленной задачи проведены стендовые и натурные исследования по оценке водонепроницаемости железобетона Количественные показатели изменения водопоглощения бетона в зависимости от применения перфораторов с ударным механизмом и бурения алмазными коронками определялись

экспериментальными исследованиями по следующей методике Были изготовлены образцы-кубы (0,2x0,2x0,2м) в количестве 60 шт,, составом Ц П Щ=1.2 3 с В/Ц = 0,45. В каждом образце производилось бурение двух испытательных отверстий диаметром 0,032 м Первое делалось алмазной коронкой, второе перфоратором После проведения испытаний в первом отверстии образец высушивался до равновесной влажности и замерялось водопоглощение во втором отверстии Результаты изменения водопоглощения образцов оценивались прибором ВБК-1.

Для получения зависимости изменения электросопротивления бетона от его относительного водосодержания по массе были изготовлены образцы-кубы (0,15x0,15x0,15м) в количестве 60 ют., составом Ц П Щ=1'2 3,5 сделанные сериями с различным В/Ц отношением (0,4, 0,45 и 0,5) по 20 образцов на каждый вариант В/Ц Образцы опускались в воду, насыщались водой, а затем вынимались и в естественных условиях сушились до испарения капель воды с поверхности образца Затем измерялось его электросопротивление путем четырех замеров, усреднялось и определялось относительное водосодержание бетона по формуле (10)

По результатам проведенного эксперимента установлена зависимость изменения электрического сопротивления бетона от его относительного водосодержа-

Электросопротивление бетона, кОм'см

Рис 2 Зависимость удельного сопротивления бетона от его относительного водосодержания по массе

По характерным точкам диаграммы получено математическое уравнение (12), позволяющее оценивать относительное водосодержание железобетонной конструкции по показателям его электросопротивления

= 83,387-р

-0254

(12)

где Ягц - относительное водосодержание бетона по массе, %, /?б - электросопротивление бетона, полученное пробником Веннера, кОм см

Алмазное бурение отверстия «мокрым» способом увеличивает влажность бетона вокруг испытываемой области, тем самым изменяя показатели проницаемости среды. Следовательно, необходимо учитывать изменение относительного во-досодержания бетона путем измерения электросопротивления бетона до и после бурения-

где 1¥ш - водосодержание бетона при начальном его электросопротивлении до бурения (рис 2), ТУю - водосодержание бетона при значении его электросопротивления, определенном после «мокрого» бурения железобетонной конструкции (рис. 2)

Для получения зависимости проницаемости бетона от коэффициента армирования была разработана методика исследований и проведены лабораторные эксперименты. Исходя из минимального конструктивного коэффициента армирования Хтт - МО'3 были отлиты железобетонные образцы-кубы класса В20 с геометрическими размерами 0,15x0,15x0,15 м, количеством арматурных стержней от 4 до 8 шт., диаметрами от 0,006 до 0,020 м и коэффициентами армирования от 2=0,0050 до Л=0,0838 Образцы испытывались на установке Ш? 6 ММ под давлением 0,4 МПа (Данная установка обладает возможностью одновременного испытания 6 образцов при давлениях воды в интервале от 0,1 до 0,8 МПа)

Оценка влияния коэффициента армирования на водонепроницаемость образцов производилась путем сопоставления замеренного расхода воды через армированный образец к среднему значению в серии испытаний из 6 образцов бетона аналогичного состава без арматуры Полученное значение называется показателем водопроницаемости железобетона и выражается уравнением (14)

где 0/(1) - проницаемость бетонного образца с коэффициентом армирования Я, <2? - проницаемость неармированного бетонного образца, г - количество неарми-рованных образцов в серии испытаний

По результатам экспериментальных исследований получена зависимость показателя водопроницаемости железобетона от коэффициента армирования (рис 3), значения по оси ординат получены из выражения (14).

(13)

(14)

0,0000 0,0100 0,0200 0,0300 0,0400 0,0500 0,0600 0,0700 0,0800 0,0900 Коэффициент армирования железобетонной конструкции

Рис. 3 Зависимость показателя водопроницаемости железобетона от коэффициента армирования конструкции Математическое выражение полученной зависимости представлено следующим уравнением

К\=40,07412 - 0,312 Л + 1,0303, (15)

где А, - коэффициент армирования железобетонной конструкции.

В соответствии с пятой поставленной задачей выполнена обработка результатов экспериментальных исследований с составлением соответствующих выводов

Результаты эксперимента определения относительного водосодержания железобетона позволили сделать вывод, что достоверность ее определения обеспечивается сопоставлением электросопротивления железобетона до бурения испытательного отверстия «мокрым» способом и после, а зависимость изменения относительного водосодержания бетона от его электросопротивления по методу Веннера характеризует уменьшение электросопротивления бетона с 91 до 1 кОм-см при повышении его относительного водосодержания с 26% до 89%.

Анализ результатов проведенных автором исследований водонепроницаемости железобетонных конструкций показал, что оценка их водонепроницаемости должна производиться с учетом коэффициента армирования. При этом было установлено, что проницаемость железобетонной конструкции при изменении коэффициента армирования от 0,0050 до 0,0838 по сравнению с неармированным бетоном увеличивается с 2% до 28%. Минимальные значения водонепроницаемости конструкции достигаются при отсутствии арматуры в конструкции, однако, учитывая, что арматура в бетоне значительно повышает несущую способность

конструкции, необходимо учитывать коэффициент армирования при расчетах фильтрации воды, снижать коэффициент армирования за счет увеличения поперечного сечения конструкции, а также путем применения комплекса средств по первичной и вторичной защите бетона

Обоснование достоверности вывода о наличии корреляции между изменениями относительного водосодержания бетона от его электросопротивления по методу Веннера, а также изменения водонепроницаемости железобетонных конструкций с учетом коэффициента армирования выполнено по сравнительной оценке квантиля обратного распределения Стьюдента при погрешности 0,05 с контрольной величиной в программе Mathead 14 Поскольку значение контрольной величины по модулю в обоих случаях больше квантиля обратного распределения Стьюдента, то при доверительной вероятности не менее 0,95 можно утверждать о наличии корреляции.

Проведенные автором лабораторные исследования влияния первичной защиты на водонепроницаемость бетона показали, что добавление 5% микрокремнезема снижает показатели проницаемости в зависимости от водоцементного отношения образцов (В/Ц от 0,4 до 0,6) от 10 до 50%, при этом максимальный положительный эффект добавления микрокремнезема достигается при водоцементном отношении 0,4, что способствует долговечности железобетона

Результаты исследования вторичной защиты бетона на примере обмазочных гидроизоляционных материалов показали, что для защиты сооружений от воды и влаги наиболее целесообразно использовать гидроизоляционную мембрану толщиной 3-4 мм, что позволяет повысить водонепроницаемость с W2-W3 до W6-W7, и применять в качестве внешней и внутренней гидроизоляции подземных железобетонных сооружений при давлениях напора воды 0,6 МПа (2 слоя), 0,7 МПа (3 слоя). С дальнейшим увеличением толщины гидроизоляционного покрытия проницаемость снижается незначительно, а для достижения более высоких значений по водонепроницаемости необходимо комбинирование гидроизоляционных мембран, способных работать совместно

Выполненное сравнение полученных результатов по разработанной методике с применением устройства ВБК-1 с данными, полученными с применением наиболее широко применяемых методик оценки проницаемости железобетона (Ага-ма-2Р, Torrent, прибор Карстена), позволили установить достоверность получаемых показателей и тарировочные кривые, при этом было установлено значительное снижение коэффициента вариации по сравнению с другими способами, а

именно Торрент от 30,90 до 75,19%, Агама-2Р - от 45,59 до 68,81%, трубка Кар-стена - от 18,17 до 42,72% и разработанный способ ВБК-1 - от 10,58 до 20,71%

В соответствии с шестой поставленной задачей автором разработана методика работы с устройством ВБК-1 и посчитаны затраты времени на соответствующие технологические операции (табл 1)

Таблица 1

Продолжительность выполнения операций и работ по определению водонепро-

ницаемости железобетона прибором ВБК-1 на одно испытание

№ п /п Операция, вид работ Продолжительность*, мин

1 Определение электросопротивления бетона конструкции пробником Вен-нера и температуры окружающей среды прибором СтАИК ЦН1-2 3

2 Определение армирования строительной конструкции электромагнитным прибором РИОРОМЕТЯ 5 2

3 Установка и крепление буровой машины Н1ЬТ1 00-130 Подключение электропитания и помпы с водой 5

4 Сверление испытательного отверстия (для бетона В25) под углом 7,5" к горизонту установкой НПЛ1 ОБ-130 8

5 Демонтаж бурового оборудования 2

6 Выемка керна из бетонной конструкции 1

7 Определение электросопротивления бетона пробником Веннера 1

8 Технологический перерыв на стабилизацию температурно-влажностного режима испытательного отверстая с окружающей средой 4

9 Установка прибора в испытательном отверстии и заполнение его водой 2

10 Производство испытания 15

11 Раскрепление и извлечение измерительного прибора 1

12 Приготовление ремонтно-заделочной смеси и восстановление поверхности конструкции 6

ИТОГО 50

'Затрачиваемое время на одно испытание при последовательном выполнении операций, мин

Для получения достоверных результатов при обработке данных с использованием методов математической статистики минимальное количество испытательных отверстий должно равняться пяти Производственные операции выполняются звеном из двух человек Продолжительность работ сокращается при совмещении операций по проведению испытания прибором ВБК-1 и бурению испытательных отверстий Восстановление поверхности железобетонной конструкции осуществляется в последнюю очередь

При решении седьмой поставленной задачи на основании анализа публикаций, посвященных стратегии эксплуатации, прогнозирования сроков службы и надежности железобетонных конструкций, было установлено, что на процесс коррозии металлической арматуры сильно влияет влажность бетона по сечению

конструкции, при этом общие условия снижения активности данного процесса, заключаются в пределах влажности конструкции обделки менее 50% или более 98%. В противном случае по сечению изменяется электросопротивление бетона и увеличивается разница потенциалов, что обостряет электрохимический процесс коррозии арматурного каркаса. Технологическое решение по повышению долговечности железобетонных конструкций подземных сооружений в случае отказа первичной (внешней) изоляции обделки (относительная влажность по сечению превышает 50%), предлагаемое автором (рис. 4), заключается в создании гидроизоляционной мембраны изнутри сооружения, которая приводит к водонасыще-нию конструкции по объему более чем на 98%, что способствует вытеснению воздуха из связанного порового пространства железобетонной конструкции, предупреждает его последующее проникновение и тем самым снижает активность коррозии арматуры.

Слои гидроизоляции по внутреннему контуру сооружения

>я о

о и

Толщина обделки

Рис. 4. Технологическое решение по повышению долговечности железобетонных конструкций подземных сооружений в случае отказа первичной внешней изоляции:

1 - изменение влажности по толщине конструкции без внутренней гидроизоляции, активное протекание коррозионных процессов в стальной арматуре;

2 - водонасыщение обделки по толщине после нанесения внутренней гидроизоляции, пре-пятствование прохождению кислорода, что снижает активность коррозионных процессов

Определяющими параметрами при ремонте сооружения являются выбор материалов и определение количества слоев для обеспечения либо водонепроницае-

мого покрытия при позитивном давлении воды, либо паропроницаемой мембраны, способной удерживать в себе воду, для предотвращения развития коррозионных процессов в стальной арматуре при негативном давлении воды.

На следующем этапе произведена оценка эффективности использования предлагаемых технологических решений на примере резервуаров для хранения чистой питьевой воды В результате отсутствия способов периодического контроля водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений в настоящее время отсутствует реальная картина состояния объектов. При этом эксплуатирующие организации выполняют косметический ремонт (поверхностное восстановление разрушенного слоя торкрета без учета адгезии к бетону и влажности субстрата) своими силами, восстанавливая лишь внешний вид сооружения на непродолжительный срок около 1-2 лет, что через 8-10 лет эксплуатации приводит его к предаварийному или даже аварийному техническому состоянию. Также было установлено, что основными работами по ремонту и восстановлению эксплуатационных характеристик резервуаров являются- антикоррозионная защита арматуры, восстановление поверхности бетона (защитного слоя) толщиной 20 мм, устройство обмазочной гидроизоляции 2-го слоя, гидроизоляция, уплотнение швов и инъектирование в швы полиуретановых составов, нанесение защитных покрытий Учитывая перечисленные виды работ, на восстановление расчетных эксплуатационных характеристик резервуаров необходимы значительные денежные средства Анализ производственных смет по трем резервуарам показывает, что основные затраты связаны с восстановлением несущей способности, целостности поверхности конструкций и снижением фильтрации через бетон Средняя стоимость ремонтно-гидроизоляционных работ по восстановлению 1 м2 железобетонных конструкций резервуаров составляет порядка 1700 руб

Из анализа смет по ремонту трех резервуаров было установлено, что стоимость возведения гидроизоляционной мембраны без восстановления несущей способности конструкций (наварка несущей арматуры, восстановление защитного слоя бетона ремонтным составом) составляет 32-36% от стоимости ремонтно-гидроизоляционных работ Средняя стоимость такого ремонта на ранней стадии обнаружения дефекта составляет около 612 руб на 1 м2.

На основании анализа дефектовочных схем технического состояния рассматриваемых объектов, характеризующих объемы и места необходимых ремонтных работ, было установлено, что при систематическом обследовании подземных резервуаров согласно - рекомендациям МГУП «Мосводоканал» 1 раз в 2 года после

капитального ремонта объектов, восстановление необходимых эксплуатационных значений водонепроницаемости железобетонных конструкций требуется не более чем на 23-27% общей площади подземной части сооружения

Стоимость работ по контролю водонепроницаемости железобетона с учетом амортизации оборудования, расходных материалов и зарплаты персонала, а также составления технического отчета, составляет около 60 руб./м2 железобетонной конструкции.

Таким образом, затраты на ремонт 1 раз в 2 года при контроле водонепроницаемости сооружения составляют:

С„ш=СзкзааК,остКлок =1700 0,36 0,27 = 165руб/мг, (16)

Сп0дд - затраты на поддержание сооружения в эксплуатационном состоянии, руб/м2; Сжзат - средняя стоимость ремонтно-гидроизоляционных работ по восстановлению 1 м2 железобетонных конструкций резервуаров, включающая восстановление несущей способности, целостности поверхности конструкций и снижение фильтрации через бетон, 1700 руб, Квост - коэффициент, учитывающий процент затрат за вычетом восстановления несущей арматуры и защитного слоя бетонной конструкции ремонтным составом, 36%, Кюк - коэффициент снижения затрат за счет локализации ремонта, с учетом данных методики определения водонепроницаемости железобетонных конструкций, 27%

Расчетный экономический эффект на 10 лет эксплуатации подземных сооружений на примере резервуаров для хранения питьевой воды с учетом сказанного выше представлен в табл 2

Таблица 2

Расчетный экономический эффект, полученный путем сравнения существующего

принципа эксплуатации резервуаров и по разработанной методике

Годы эксплуатации Существующие затраты на поддержание сооружений в эксплуатационном состоянии*, (руб /м2) Стоимость работ по оценке водонепроницаемости разработанной методикой, (руб /м2) Затраты денежных средств на ремонт с учетом систематического контроля водонепроницаемости, (руб /м)

1 - - -

2 25 60 165

3 - - -

4 25 60 165

5 - - -

6 25 60 165

7 - - -

8 25 60 165

9 - - -

10 - 60 165

Капитальный ремонт 1700 - -

Суммарные затраты за 10 лет эксплуатации 1800 1125

Снижение эксплуатационных затрат на, % 37,5

Затраты эксплуатирующей организации на косметический ремонт

Наиболее значительный факт надежности сооружения - постоянный контроль состояния объекта на протяжении всего срока его эксплуатации, что максимально снижает возможность возникновения аварий и непредвиденных ситуаций по причине потери несущей способности конструкции вследствие коррозии несущей арматуры, либо значительных нефиксированных притоков воды в сооружение, влекущих за собой повреждение оборудования

Расчетный экономический эффект за счет применения методики контроля водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений в натурных условиях составляет 37,5 % от стоимости капитального ремонта на 10 лет эксплуатации Следует отметить, что использование данной методики при приемке новых подземных сооружений в эксплуатацию и сохранении периодичности контроля 1 раз в 2 года позволяет добиться более значительного экономического эффекта за счет снижения стоимости самого ремонта при обнаружении дефектов в сооружениях на более ранней стадии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технологические разработки способов оценки и повышения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений, обеспечивающих требуемый уровень их эксплуатационной надежности, что имеет существенное значение для строительной геотехнологии

Основные научные и практические результаты работы, полученные автором, заключаются в следующем.

1 Анализ существующих методов определения водонепроницаемости бетонных конструкций позволил разделить их на четыре группы, а) косвенного определения водонепроницаемости поверхности бетонных конструкций мобильными приборами, проводимого путем сверления отверстий в

бетонной конструкции или приложением вакуумирующего элемента непосредственно к поверхности бетона с контролем потери вакуума по времени;

Анализ показал, что для оценки водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений целесообразно использовать прямой способ ее определения по толщине конструкции с применением мобильных приборов

2 Установлено, что для подземных сооружений все существующие способы оценки водонепроницаемости не рассматривают влияния арматурного каркаса на водонепроницаемость конструкции в целом и определяют ее только в пределах поверхностного слоя железобетонной конструкции толщиной до 50 мм, который после определенного периода эксплуатации поражается хлоридами и углекислым газом, при этом существенное значение на результаты измерений оказывают дефекты на поверхности конструкций, вынуждающие производить подготовку поверхности к испытаниям Кроме того, температура и влажность эксплуатационной среды определяют условие применения данных способов, при этом не учитывается их влияние на водонепроницаемость железобетонных конструкций

3 В результате выполненных аналитических и экспериментальных исследований установлено, что оценку водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений в натурных условиях следует производить прямым методом по толщине конструкции через отверстие диаметром 32 мм, пробуренное алмазной коронкой в исследуемой железобетонной конструкции изнутри подземного сооружения под углом 7,5 градусов к горизонту Целесообразность применения технологии бурения испытательного отверстия алмазной коронкой с водяным охлаждением заключается в сохранении естественной трещиноватости бетонного массива и снижении водопоглощения бетона по сравнению с ударно-вращательным сверлением на 12,6%, при этом коэффициенты вариации значений

водопоглощения составляют 3,25 и 8,27% соответственно

4 Установлено, что достоверность и надежность определения изменения относительного водосодержания железобетона обеспечиваются сопоставлением электросопротивления железобетона до бурения испытательного отверстия «мокрым» способом и после, и выражаются зависимостью, отражающей уменьшение электросопротивления бетона с 91 до 1 кОм см при повышении его относительного водосодержания с 26 до 89%, при этом доверительная вероятность наличия корреляции составляет не менее 0,95.

5 Установлено, что оценка водонепроницаемости железобетонных конструкций должна производиться с учетом коэффициента армирования, при этом было установлено, что проницаемость железобетонной конструкции при изменении коэффициента армирования от 0,0050 до 0,0838 по сравнению с неармированным бетоном увеличивается с 2 до 28%, а доверительная вероятность наличия корреляции составляет не менее 0,95

6 Установлено, что применение в качестве первичной защиты микрокремнезема обеспечивает максимальный положительный эффект при водоцементном отношении 0,4, а вторичная защита на основе минеральных вяжущих позволяет ее применение при внешнем воздействии воды на подземное сооружение в качестве внутренней гидроизоляции, при этом наиболее целесообразно использовать щц-роизоляционную мембрану толщиной 3-4 мм, что позволяет повысить водонепроницаемость с до С дальнейшим увеличением толщины гидроизоляционного покрытия проницаемость снижается незначительно, а для достижения более высоких значений по водонепроницаемости необходимо комбинирование гидроизоляционных мембран, способных работать совместно

7. Предложено технологическое решение, заключающееся в создании гидроизоляционной мембраны изнутри сооружения при внешнем воздействии воды в случае нарушения внешней гидроизоляции обделки, обеспечивающей водонасы-щение конструкции по объему более чем на 98%, что способствует вытеснению воздуха из связанного порового пространства железобетонной конструкции и снижению активности коррозии арматуры

8 На примере эксплуатации резервуаров для хранения питьевой воды было установлено, что основные затраты по ремонту объектов связаны с восстановлением несущей способности, целостности поверхности конструкций и снижением фильтрации через бетон Средняя стоимость ремонтно-гидроизоляционных работ по восстановлению 1 м2 железобетонных конструкций составляет около 1700 руб

в ценах 2007 г. Стоимость возведения гидроизоляционной мембраны без восстановления несущей способности конструкций (наварка несущей арматуры, восстановление защитного слоя бетона ремонтным составом) составляет 32-36% от стоимости ремонтно-гидроизоляционных работ. На основании дефектовочных схем технического состояния резервуаров было установлено, что при систематическом их обследовании после капитального ремонта объектов 1 раз в 2 года восстановление необходимых эксплуатационных значений водонепроницаемости железобетонных конструкций требуется не более чем на 23-27% общей площади подземной части: сооружения

9. Расчетный экономический эффект за 10 лет эксплуатации подземных сооружений после капитального ремонта объектов в результате контроля водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений в натурных условиях составляет 37,5 % от стоимости капитального ремонта. При средних объемах площадей поверхности резервуаров порядка 20000 м2 расчетный экономический эффект на одно сооружение за 1 год составляет порядка 1 350 000 руб. в ценах 2007 года

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

Издания, рекомендованные ВАК Минобрнауки России

1 Закоршменный А.И. Сравнение результатов водонепроницаемости бетона подземных сооружений в натурных условиях, получаемых с использованием прямых и косвенных методов испытаний // Горный информационно-аналитический бюллетень -2007 -№4.-С 282-294

2 Закоршменный А.И. Новый способ определения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений в натурных условиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2007 -№11.-С. 113-115

Прочие издания.

3 Шилин АЛ., Костин В.М., Закоршменный А.И. Устройство для определения водопоглощения строительной конструкции и способ определения водопо-глощения строительной конструкции // Патент на изобретение №2285910, зарегистрировано 20 октября 2006 г. (личный вклад1 разработка способа определения водопоглощения строительной конструкции).

4 Закоршменный А.И. Определение водонепроницаемости гидроизоляционных цементных обмазочных материалов при позитивном и негативном давлении и их адгезионных свойств // П Всероссийская (Международная) конференция по бетону а железобетону / Бетон и железобетон - пути развития - М Дипак, -2005 -Т 4.-С.481-487

5 Закоршменный А.И. Сравнение результатов водонепроницаемости бетона, получаемых с использованием прямых и косвенных методов испытания // П Всероссийская (Международная) конференция по бетону и железобетону / Бетон и железобетон - пути развития. - М. Дипак,-2005.-Т.4.-С 650-656

Подписано в печать 02 04 2008 Формат 60x90/16 Объем 1 п л Тираж 100 экз Заказ №

Типография Московского государственного горного университета Москва, Ленинский проспект, 6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Закоршменный, Андрей Иосифович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ.

1.1. Железобетонные конструкции и условия их эксплуатации.

1.2. Анализ существующих методов определения водонепроницаемости железобетонных конструкций.

1.2.1. Методы косвенного определения водонепроницаемости поверхности бетонных конструкций мобильными приборами.

1.2.2. Методы косвенной оценки водонепроницаемости бетонных конструкций акустическими и ультразвуковыми приборами.

1.2.3. Методы прямого определения водонепроницаемости поверхностных слоев бетонных конструкций мобильными приборами.

1.2.4. Методы прямого определения водонепроницаемости бетона контрольных образцов и кернов стационарными лабораторными установками.

1.3. Положения теории фильтрации для* определения глубинной водонепроницаемости железобетона подземных сооружений.

1.4. Основные факторы, влияющие на водонепроницаемость железобетона подземных сооружений и достоверность ее оценки.

Выводы.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ.

2.1. Принципиальный подход к измерению водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений.

2.2. Методика определения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений.

2.3. Обоснование применения алмазного бурения с водяным охлаждением в сравнении с ударно-вращательным сверлением.

Выводы.

ГЛАВА 3. ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ.

3.1. Определение относительного водосодержания бетона по его электросопротивлению.

3.2. Определение влияния коэффициента армирования на водонепроницаемость железобетонных конструкций подземных сооружений.

3.3. Технологические приемы работы и получения результатов устройством ВБК-1.

3.4. Натурные исследования водонепроницаемости железобетона подземных сооружений.

Выводы.

ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА ПОВЫШЕНИЕ ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДЛАГАЕМЫХ РЕШЕНИЙ.

4.1. Технологическое решение по повышению долговечности обделки железобетонных конструкций подземных сооружений в случае отказа первичной внешней изоляции.

4.2. Технологические мероприятия, направленные на повышение водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений.

4.2.1. Повышение водонепроницаемости бетона конструкций за счет совершенствования первичной защиты.

4.2.2. Повышение водонепроницаемости бетона за счет мероприятий по вторичной защите.

4.3. Повышение водонепроницаемости бетона за счет применения первичной защиты (микрокремнезем).

4.4. Повышение водонепроницаемости бетона за счет применения вторичной защиты (цементные обмазочные материалы).

4.5. Эффективность разработанных мероприятий по улучшению водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка способов оценки и повышения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений"

Актуальность работы. На сегодняшний день в Москве около 30% строящихся в городе объектов различного назначения имеют подземную часть. Доля подземных сооружений в общей площади объектов, введенных в г эксплуатацию за последние пять лет, составляет 8%. За рубежом эта цифра составляет 20-25%. Площадь подземных сооружений, ежегодно вводимых в эксплуатацию в последнее время, в среднем достигает 700 тыс. м2. В период с 2008 по 2010 год по расчетам ГУП «НИиПИ Генплана Москвы» по программе освоения подземного пространства, и основных направлений развития г. Москвы предусматривается строительство подземных сооружений в объеме от 1,8 до 3,0 млн. м2.

Строительство современных подземных комплексов сегодня не может вестись без тщательно продуманной и реально функционирующей системы обеспечения контроля качества. Действующие в.настоящее время нормативы не обеспечивают единство подходов к определению водонепроницаемости для-оценки соответствия железобетонных конструкций маркам бетона- по этому показателю. Для подземных сооружений в основном используется бетон высоких марок по водонепроницаемости W8-W14, а по факту, с учетом конструктивных дефектов которые всегда имеют место, получается бетон -W2-W4, имеющий остаточный приток воды, во много раз превышающий ожидаемый, причем вода попадает в сооружение не только по швам и стыкам, но и через конструктивный бетон, что приводит к ускоренному фактическому износу сооружений. Так например монолитные участки коллекторных тоннелей имеют проницаемость в 2 раза, очистные сооружения в 1,4 раза более проектной. При этом предполагается, что установленная- проектом водонепроницаемость бетона, например, W8, обеспечивает герметичность конструкции при давлении воды 0,8 МПа, что не соответствует данным практики.

Наиболее перспективные способы оценки водонепроницаемости бетона включены в состав российских и зарубежных стандартов и закреплены российским ГОСТом 12730.5-84, разработанным научно-исследовательским институтом железобетона (НИИЖБ); швейцарским стандартом для контроля качества бетона на месте проведения работ SN-505-262/1; стандартами ASTM С 120297 и ACI 228.2R-98, выпущенными Американским обществом по испытанию материалов и Американским институтом бетона, а также патентами на изобретения и полезные модели по данной тематике.

Однако в упомянутых исследованиях рассматривается водонепроницаемость только защитного поверхностного слоя бетона железобетонной конструкции толщиной до 50 мм, который должен обеспечивать первичную защиту арматуры в бетоне, но после определенного периода эксплуатации поражается хлоридами и двуокисью углерода и требует ремонта. При этом существенное значение на способ и результаты измерений состояния поверхностного слоя бетона оказывают дефекты конструкции, вынуждающие производить подготовку поверхности к испытаниям. В качестве контрольного слоя принимается защитный, слой бетона по внутренней поверхности подземного сооружения, который, обеспечивает защиту от воздействий внутренней среды. От воздействия внешней среды защищает внешний защитный слой бетона обделки, который недоступен к испытаниям по существующим стандартным методам. Кроме того, в многочисленных рекомендациях по оценке водонепроницаемости отсутствует учет изменения температурных и влажностных факторов эксплуатационной среды и самое главное - они не рассматривают влияние арматурного каркаса на водонепроницаемость конструкции в целом. Способы контроля, основанные на лабораторных исследованиях образцов и их результаты, имеют мало общего с фактическим состоянием конструкций.

Под воздействием различных факторов в процессе строительства и эксплуатации состояние конструкций ухудшается и начинает не соответствовать требуемым значениям. Из чего следует, что необходим периодический контроль водонепроницаемости конструкции из железобетона подземных сооружений по толщине и на протяжении всего срока эксплуатации объекта. В связи с этим разработка способов оценки и повышения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений является весьма актуальной.

Целью диссертации является установление влияния относительного водосодержания, пористости, коэффициента армирования и температуры окружающей среды на состояние железобетонных конструкций подземных сооружений для разработки способов оценки и повышения их водонепроницаемости, обеспечивающих эксплуатационную надежность объектов на требуемом уровне.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Действенный контроль состояния железобетонных конструкций подземных сооружений независимо от состояния защитного слоя должен осуществляться в натурных условиях прямым способом по толщине конструкции на основе оценки водонепроницаемости, отличающейся комплексным учетом относительного водосодержания, пористости и коэффициента армирования.

2. Электросопротивление железобетона находится в функции относительного водосодержания по методу Веннера, а требуемая точность измерения водосодержания обеспечивается сопоставлением значений электросопротивления до и после бурения испытательного отверстия «мокрым» способом.

3. Применение в качестве первичной защиты микрокремнезема железобетонных конструкций обеспечивает максимальный положительный эффект при водоцементном отношении 0,4, а вторичная защита на основе минеральных вяжущих в качестве внутренней гидроизоляции эффективна при внешнем воздействии воды на подземное сооружение, при этом наиболее целесообразно использование гидроизоляционной мембраны толщиной 3+-4 мм.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- использованием современной теории фильтрации жидкости в пористой среде;

Научное значение работы заключается в установлении зависимостей изменения электросопротивления бетона в железобетонной конструкции от его относительного водосодержания по методу Венера и водонепроницаемости ее от коэффициента армирования, позволяющих обосновывать значение коэффициента фильтрации определенного подземного сооружения.

Практическое значение работы состоит в:

- разработке способа определения водонепроницаемости по толщине железобетонных конструкций подземных сооружений в натурных условиях (патент на изобретение №2285910);

- получении реальных значений водонепроницаемости для железобетона подземных сооружений по толщине конструкции, позволяющих произвести сравнительную оценку с проектными значениями, а также обоснованно выбирать материалы и технологические решения по ремонту с учетом состояния конструкций и условий эксплуатации объекта (температура воздуха и влажность бетона) как на стадии строительства, так и в процессе эксплуатации объекта.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты исследований внедрены при разработке рекомендаций и выборе технологических решений по своевременному проведению ремонтных работ и обеспечению безаварийной эксплуатации железобетонных конструкций, находящихся в. ведении МГУП «Мосводоканал».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение: на научных конференциях и симпозиумах в рамках «Неделя горняка» (Москва, 2007); на II Всероссийской (международной) конференции по бетону и железобетону «Бетон и железобетон, пути развития» (Москва, 2005); на научных семинарах кафедры СПСиШ МГГУ (Москва, 20062007гг.)

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 164 наименований, 4 приложений, 68 рисунков и 26 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Закоршменный, Андрей Иосифович

4. Результаты исследования вторичной, защиты бетона на примере обмазочных гидроизоляционных материалов показали, что для защиты сооружений от воды и влаги, наиболее целесообразно использовать гидроизоляционную мембрану толщиной около 3-4 мм, что позволяет повысить водонепроницаемость с W2-W3 до W6-^W7. Данные материалы на минеральном вяжущем могут применяться в качестве внешней и внутренней гидроизоляции тоннелей, водных резервуаров, бассейнов и других заглубленных и подземных железобетонных сооружений при давлениях напора воды 0,6 МПа (2 слоя); 0,7 МПа (3 слоя). С дальнейшим увеличением толщины гидроизоляционного покрытия, проницаемость снижается незначительно, а для достижения более высоких значений по водонепроницаемости, необходимо комбинирование гидроизоляционных мембран, способных работать совместно и являющихся уже гидроизоляционной системой.

5. Критерием выбора системы защиты железобетонных конструкций является минимум затрат при необходимых значениях водонепроницаемости, без потери внешнего вида покрытия, то есть соотношение «цена-качество-долговечность», сочетание водонепроницаемого бетона совместно с обмазочной гидроизоляцией способной работать при позитивном и негативном давлениях воды.

6. На примере эксплуатации резервуаров для хранения питьевой воды, из анализа смет по ремонту объектов было установлено, что основные затраты связаны с восстановлением несущей способности, целостности поверхности конструкций и> снижением фильтрации через бетон. Средняя, стоимость ремонтно-гидроизоляционных работ по восстановлению 1 м железобетонных конструкций резервуаров составляет около 1700 руб. в ценах 2007 г. Также из анализа смет по ремонту объектов было установлено, что стоимость возведения гидроизоляционной мембраны, без восстановления несущей способности конструкций (наварка несущей арматуры, восстановление защитного слоя бетона ремонтным составом типа Структурит), составляет 32-36% от стоимости ремонтно-гидроизоляционных работ. На основании дефектовочных схем технического состояния рассматриваемых объектов, характеризующих объемы и места необходимых ремонтных работ, было установлено, что при систематическом обследовании подземных резервуаров 1 раз в 2 года после1 капитального ремонта объектов, восстановление необходимых эксплуатационных значений водонепроницаемости железобетонных конструкций требуется не более чем на 23-27% от общей площади подземной части сооружения.

7. Расчетный экономический эффект за 10 лет эксплуатации подземных сооружений в результате контроля водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений в натурных условиях составляет 37,5 % от стоимости капитального ремонта. Следует отметить, что использование разработанной методики при приемке новых подземных сооружений в эксплуатацию и сохранении периодичности контроля 1 раз в 2 года позволяет добиться более значительного экономического эффекта за' счет снижения стоимости самого ремонта при обнаружении дефектов в сооружениях на более ранней стадии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты работы, полученные автором, заключаются в следующем:

1. Анализ существующих методов определения водонепроницаемости бетонных конструкций позволил разделить их на четыре группы: а) косвенного определения водонепроницаемости поверхности бетонных конструкций мобильными приборами, проводимого, путем сверления отверстий в бетонной конструкции или приложением вакуумирующего элемента непосредственно к поверхности бетона с контролем потери вакуума по времени; б) косвенного определения плотности и однородности железобетонных конструкций акустическими и ультразвуковыми приборами, позволяющими оценить водонепроницаемость бетона; в) прямого определения водонепроницаемости поверхностных слоев бетонных конструкций, основанного на замере мобильными приборами объема воды, поглощенной конструкцией; г) прямого определения водонепроницаемости контрольных образцов и кернов бетона стационарными лабораторными установками, фиксирующими по времени начало фильтрации по «мокрому пятну» и/или объем воды, поглощенной бетоном.

В связи с вышеизложенным, для оценки водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений целесообразно использовать прямой способ ее определения по толщине конструкции с применением мобильных приборов.

2. Установлено, что для подземных сооружений все существующие способы оценки водонепроницаемости не рассматривают влияние арматурного каркаса на водонепроницаемость конструкции в целом и определяют ее только в пределах поверхностного слоя железобетонной конструкции толщиной до 50 мм, который после определенного периода > эксплуатации поражается хлоридами и углекислым газом, при этом существенное значение на результаты, измерений оказывают дефекты на поверхности конструкций, вынуждающие производить подготовку поверхности к испытаниям. Кроме того, температура и влажность, эксплуатационной среды, определяют условие применения данных способов, при этом не учитывается их влияние на водонепроницаемостьt железобетонных конструкций.

3. В' результате выполненных аналитических и экспериментальных исследований установлено; что оценку водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений в натурных условиях следует производить прямым методом по толщине конструкции через; отверстие диаметром- 32 мм, пробуренное алмазной коронкой в исследуемой железобетонной конструкции изнутри подземного сооружения под углом 7,5 градусов, к горизонту. Целесообразность применения- технологии бурения испытательного- отверстия алмазной коронкой, с водяным охлаждением заключается в сохранении естественной трещиноватости бетонного массива и снижении водопоглощения бетона по сравнению ударно-вращательным сверлением на 12,6%, при этом коэффициенты вариации значений водопоглощения, составляют 3,25% и 8,27% соответственно.

4. Установлено, что достоверность и надежность определения' изменения= относительного водосодержания1 железобетона* обеспечивается сопоставлением электросопротивления- железобетона до бурения испытательного отверстия «мокрым» способом и после, и выражается зависимостью, отражающей уменьшение электросопротивления бетона с 91 до 1 кОм-см при повышении его относительного водосодержания с 26% до 89%, при этом доверительная вероятность наличия корреляции составляет не менее 0,95.

5. Установлено, что оценка водонепроницаемости железобетонных конструкций должна производиться с учетом коэффициента армирования, при этом было установлено, что проницаемость железобетонной конструкции при изменении коэффициента армирования от 0,0050 до 0,0838' по сравнению с неармированным бетоном увеличивается с 2% до 28%, а доверительная вероятность наличия корреляции составляет не менее 0,95.

6. Установлено, что применение в качестве первичной защиты микрокремнезема, обеспечивает максимальный положительный эффект при водоцементном отношении 0,4, а вторичная защита на основе минеральных вяжущих позволяет ее применение при внешнем воздействии воды* на подземное сооружение в. качестве внутренней гидроизоляции, при этом наиболее целесообразно использовать гидроизоляционную мембрану толщиной 3-^4 мм, что позволяет повысить водонепроницаемость с W2^-W3 до W6-^-W7. С дальнейшим увеличением толщины гидроизоляционного покрытия^ проницаемость снижается незначительно, а для^ достижения * более высоких значений по водонепроницаемости, необходимо комбинирование гидроизоляционных мембран, способных работать совместно.

7. Предложено технологическое решение, заключающееся в создании' гидроизоляционной мембраны изнутри сооружения при внешнем воздействии воды в случае нарушения внешней гидроизоляции обделки, обеспечивающей водонасыщение конструкции по объему более чем на 98%, что способствует вытеснению воздуха из связанного порового пространства железобетонной конструкции и снижению активности коррозии арматуры.

8. На примёре эксплуатации резервуаров для хранения питьевой воды было установлено, что основные затраты, по- ремонту объектов связаны с восстановлением несущей способности, целостности-поверхности конструкций и снижением фильтрации через бетон. Средняя стоимость ремонтно-гидроизоляционных работ по восстановлению 1 м железобетонных конструкций составляет около 1700 руб. в ценах 2007 г. Стоимость возведения гидроизоляционной мембраны без восстановления несущей способности конструкций (наварка несущей арматуры, восстановление защитного слоя бетона ремонтным составом) составляет 32-36% от стоимости ремонтно-гидроизоляционных работ. На основании дефектовочных схем технического состояния резервуаров, было установлено, что при систематическом их обследовании после капитального ремонта объектов 1 раз в 2 года, восстановление необходимых эксплуатационных значений водонепроницаемости железобетонных конструкций требуется не более чем на 23-27% от общей площади подземной части сооружения.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Закоршменный, Андрей Иосифович, Москва

1. Картозия Б.А., Федунец Б.И., Шуплик М.Н., Смирнов В.И. и др. Шахтное и подземное строительство: Учеб. для вузов — 2-е изд., перераб. и доп.: В 2 т. — М.: Изд-во Академии горных наук, 2001. т. 1 - 607 е.: илл.

2. СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии.

3. Алексеев С.Н. Розенталь Н.К. Коррозионная стойкость железобетонных конструкций.в агрессивной промышленной среде. М.: Стройиздат, 1976.

4. Алексеев* С.Н., Иванов Ф.М., Модры С, Шиссель П. Долговечность железобетона в агрессивных средах. М.: Стройиздат, 1990.

5. Бойко М.Д. Диагностика повреждений и методы восстановления эксплуатационных качеств зданий: Д.: Стройиздат, 1975.

6. Москвина В.М., Иванов Ф.М., Алексеев С.Н., Гузев E.JL Коррозия бетона и железобетона, методы их защиты. М.: Стройиздат, 1980, 536 с.

7. Покровский В.М1. Гидроизоляционные работы. Справочник строителя. -М.: Стройиздат, 1985.

8. Попченко С.Н. Справочник по гидроизоляции сооружений. Д.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1975.

9. Попченко С.Н. Гидроизоляция сооружений и зданий. Д.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1981.

10. Руководство по определению скорости коррозии цементного камня раствора и бетона в жидких агрессивных средах // НИИЖБ> Госстроя СССР. -М'.: Стройиздат, 1975.

11. Шилин А.А. Проблемы диагностики строительных конструкций // Подземное пространство мира. ВАТ, Центр ТИМР, 1995. -№ 6.

12. Шилин А. А. Основы гидроизоляции и ремонта бетонных и железобетонных конструкций, находящихся под воздействием воды и влаги // Проблемы строительной геотехнологии. Диагностика, ремонт и гидроизоляция подземных сооружений: РИО МГГУ. М., 1999.

13. ACI 228.2R-98. Nondestructive Test Methods for Evaluation of Concrete in Structures.

14. ГОСТ 12730.5-84. Бетоны. Методы определения водонепроницаемости.

15. Москвин В.М: Рекомендации по методам определения проницаемости бетона: Центральная лаборатория коррозии. // НИИЖБ. — М:. Государственный комитет по делам строительства СССР, 1972 г.

16. CEB-FIP Model 1990. Final Draft, Section d.5.3: "Classification by Durability", Bull: d., Information № 205, Lausanne, July 1991.

17. Torrent R.J., Ebensberger L. Studie uber "Methoden zur Messung und Beirteilung der Kennwerte des Uberdeckungsbetons auf der Baustelle", № 506 Bundesamt fur Strassenbau, Switzerland, Research Contract № 89/89, January 1993.

18. Джонс P., Фэкэоару И: Неразрушающие методы испытаний бетонов. Пер. с румынск. М., Стройиздат, 1974, 292 с.

19. Лужин О.В., Волохов В.А., Шмаков Г.Б. Неразрушающие методы испытания бетона: Совм. изд. СССР-ГДР.' М.: Стройиздат, 1985. - 236 е., ил.

20. Филонидов A.M., Третьяков А.К. Контроль бетона ультразвуком в гидротехническом строительстве, изд. 2-е. М.: Изд-во «Энергия», 1969. -120 с.

21. Дурасов А.С., Крылов Н.А., Физические методы контроля качества бетона, Госстройиздат, 1959'.

22. Вайншток И.С., Радиоэлектроника в производстве сборного железобетона, Госстройиздат, 1961.

23. Джонс Р., Гэдфилд Е., Ультразвуковой импульсный способ испытания бетона, перевод с английского, Промстройиздат, 1957.

24. Защук И.В., Новые методы испытания дорожных материалов без разрушения, Автотрансиздат, 1962.

25. Исследования по бетону и железобетону, Сборники I — VIII, Изд-во АН Латвийской СССР, Рига, 1958 1964.

26. Указания по методике вибрационных испытаний бетона, ЦИНИС АС и А СССР, 1959.

27. Временные указания по контролю качества бетона железобетонныхизделий и конструкций ультразвуковым методом (РТУ УССР 92-62), Госстройиздат, УССР, Киев, 1962.

28. Инструкция по эксплуатации прибора Карстена для определения поверхностного подопоглощения строительных материалов и конструкций. Базовые значения оценки степени водопоглощения согласно DIN 4117 и DIN 1048.

29. Инструкция по эксплуатации установки испытания водонепроницаемости тип WE 6ММ FORM + TEST Seidner & Co GmbH, соответствие стандартам DIN 1048, EN 12364, ISO 7031, ENV 206.

30. ГОСТ 12852.5-77. Бетон ячеистый. Метод определения коэффициента паропроницаемости.

31. Патент №2112954, публикациям 10.06.1998.

32. Патент №2187804, публикация от 20.08.2002.

33. Патент №2147740, публикация от 20.04.2000.

34. Винников В.А., Каркашадзе Г.Г. Гидромеханика: Учебник для вузов. — М.: Изд-во МГГУ. 2003. - 302 е.: ил.

35. Полубаринова-Кочина П.Я. Теория движения подземных вод. М.: Наука, 1977.-644 с.

36. Martys, N (1995). "Survey of Concrete Transport Properties and Their Measurement." U S Department of Commerce, National Institute of Standards and Technology, NISTIR Report 5592

37. Адамович А.И. Водонепроницаемость цементного камня и раствора. Изв. ВНИИГ им. Веденеева, т.56, 1956.

38. Кинд В.В. Коррозия цементов и бетона в гидротехнических сооружениях. Госэнергоиздат, 1955.

39. Лапса В.Х. Водонепроницаемый бетон. Строительство и арх. JL, № 7, с. 39, 1962.

40. Ферронская А.В. "Долговечность конструкций из бетона и железобетона". М.: Изд-во АСВ, 2006. 336 е., 94 илл.

41. Neville, А. (1995). "Chloride attack of reinforced concrete: an overview."

42. Materials and Structures, 28, 63-70.

43. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. - 840 с.

44. Ландау Л.Д., Лифшиц В.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1988. - 736 с.

45. Кафаров В.В. Основы массопереноса. — М.: Высшая школа, 1972. 493 с.

46. Бэтчелор Дж. К. Введение в динамику жидкости. М.: Мир, 1973. - 758 с.

47. Шестаков В.М. Динамика подземных вод. М.: Изд-во МГУ, 1979. — 368 с.

48. Винников В.А., Каркашадзе Г.Г. Методы решения"задач фильтрации газов и жидкостей в породных массивах: Учеб. Пособие. М.: МГИ, 1993. - 128 с.

49. Бэр Я., Заславски Д., Ирмей С. Физико-математические основы фильтрации воды. М.: Мир, 1971. - 452 с.

50. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжих В.И. Движение жидкостей и газов в природных пластах. М.: Недра, 1984. - 275 с.

51. Kropp, J., and Hilsdorf, Н.К. (1995). Performance criteria for concrete durability, Rilem Report 12, E&FN Spon, London.

52. The Concrete Society (1988). "Permeability testing of site concrete a review of methods and experience." Report of a Concrete Society working party, Concrete Society technical report no. 31

53. Mehta К P (1990). Concrete: Structure, Properties and Materials, 2nd Edition, Prentice Hall, Inc., 1993, 548 pp.

54. Горбунов Г.И. "Основы строительного материаловедения (состав, химические связи, структура и свойства строительных материалов)". М.: Изд-во АСВ, 2002.-168 с.

55. Ахвердов И.Н. Коррозийная стойкость бетона. Бетон и железобетон, №11, 1964.

56. Коновалов П.Ф., Штейерт Н.П., Иванов-Городов А.Н. Волконский Б.В. Физико-механические и физико-химические исследования цемента. Л.-М., 1960.

57. Ахвердов И.Н. Влияние В/Ц на формирование структуры цементного камня и недостатки формул прочности бетона. Строительная промышленность. №8, 1958.

58. Лавринович- Е.В1. Структурообразование бетона в связи с его водонепроницаемостью. Дисс. Л., 1953-.

59. Михайлов.В.В. Элементы>теории структуры бетона. Стройиздат, 1941.

60. Пауэре Т. Физические свойства цементного теста и камня. Четвертый международный конгресс по химиищемента. Стройиздат, 1964.

61. Чеховский Ю.В: Исследование структуры пор и проницаемость цементного камня. М:, 19621

62. Roy D.M, Р W Brown, D Shi, and W May (1993). "Concrete Microstructure Porosity and Permeability." SHRP-C-628.

63. Астреева O.M, Лопатникова Л;Я. Современные представления-о процессах гидратации цемента. Промстройиздат, 1956.

64. Конопленко А.И., Подуровский П.И., Ромоданов* А.Н1 О выборе соотношения между мелким и крупным заполнителями при^ подборе состава-бетона. Бетон и железобетон, № 6, 1958.

65. Куликов' Ю.Н. О различном» характере влияния< мелкого и крупного заполнителей на водонепроницаемость и- прочность бетона. Сб. Повышение водонепроницаемостшкрепи шахтных стволов ЦБТН, М., 1965.

66. Байков BiH., СигаловЭ.Е. «Железобетонные конструкции: Общий курс: учеб. для вузов. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 767 е.: ил.

67. Корнилович Ю.Е. Связующие свойства цементов. Киев, 1952.

68. Ларионова З.М., Гренберг Г.Л. Некоторые исследования гелей при гидратации цементов. Труды НИИЖБ, т. 18, Госстройиздат, 1961.

69. Мощанский Н.А. Плотность и стойкость бетонов. Госстройиздат, 1952.

70. Haque MN (1990). "Some Concretes Need 7 days Initial Curing." Concrete International, 42-46.

71. Константин Ковлев, Оле M. Иенсен, Вячеслав Фаликман1. «Новые методы контроля влагосодержания в бетоне высоких технологий» Бетон и железобетон — пути развития. Пленарные доклады.: М. том 1, 2005г., стр. 246-256.

72. Effect of moisture and concrete composition on the Torrent permeabilitymeasurement. M. Romer. Materials and Structures 38 (June 2005) 541-547.

73. Torrent, R.J. and Frenzer, G., "A method for the rapid determination of the coefficient of permeability of the "covercrete"", in International Simposium NonDestructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE), Berlin, Germany, 1995, 985992.

74. Andrade, C., Gonzales-Gasca, C. and Torrent, R.J., Suitability of Torrent Permeability Tester to measure air-permeability of covercrete, in Durability of Concrete, Barselona, Spain, 2000 (ACI international) 301-317.

75. Meyer, A., "The importance of the surface layer for the durability of concrete structures", in "SP-100: Concrete Durability, Katharine and Bryant Mather International Conference.-Vol.I", Atlanta, Georgia, USA, 1987 (American Concrete Institute) 49-61.

76. RILEM-TC116-PCD, Permeability of concrete as a criterion of its durability. Final report ТС 116-PCD: Concrete durability — An approach towards performance testing, Mater. Struct. 32 (1999) 163-173.

77. Глава 4. Техническая эксплуатация подземных строительных конструкций.

78. В разделе: 2. Техническая эксплуатация подземных сооружений коммуникационных коллекторов. Регламент выполнения ГУЛ «Москоллектор» работ по технической эксплуатации коммуникационных коллекторов в г. Москве. М., 2001, с. 12-27.

79. Глава 4. Техническая эксплуатация подземных строительных конструкций.

80. В разделе: 2. Техническая эксплуатация подземных сооружений коммуникационных коллекторов. Регламент выполнения ГУЛ «Москоллектор» работ по технической эксплуатации коммуникационных коллекторов в г. Москве. М., 2005, с. 19.

81. Глава 4. Техническая эксплуатация подземных строительных конструкций.

82. В разделе: 2. Техническая эксплуатация подземных сооружений коммуникационных коллекторов. Регламент выполнения ГУЛ «Москоллектор» работ по технической эксплуатации коммуникационных коллекторов в г. Москве. (2-ая редакция, исправленная и дополненная).

83. Пояснительная записка М., 2005, с. 4.

84. Шилин А.А., Кириленко A.M., Павлов О.Н. Utilization of multiple input tor calculate the life of a structure ACI 365.1R-00. Service-Life Prediction-State-of-the-Art Report ACI Manual of Concrete Practice, 2005, part 5.

85. Шилин A.A., Кириленко A.M., Павлов О.Н. Прогнозирование остаточного ресурса и защита ж/б элементов конструкций городских коллекторных тоннелей (доклад) Международный конгресс «Защита-95», М., ноябрь 1995.

86. Шилин А. А. Диагностика и ремонт строительных конструкций Астаховского коллекторного тоннеля. Подземное пространство мира. ВАТ, Центр ТИМР, №3, 1996.

87. Шилин А.А. Диагностика и ремонт строительных конструкций Дербеневского коллекторного тоннеля для инженерных коммуникаций в Москве . Подземное пространство мира. ВАТ, Центр ТИМР, №4, 1996.

88. Шилин А.А., Кириленко А.М1, Павлов О.Н. Техническое обслуживание и ремонт конструкций городских коллекторных тоннелей. ТИМР, Подземное пространство мира, № 2, 1997.

89. Шилин А.А., Картозия Б.А., Шуплик М.Н. Исследование ученых МГГУ в области освоения городского подземного пространства. Горный журнал, №11, 1999.

90. Сапронов O.B. Обоснование и разработка методики расчета межремонтных сроков строительных конструкций тоннелей для инженерных коммуникаций. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук. — М., МГГУ, 2006.

91. Павлов К.Ф., Романков. П1Г., Носков А.А. «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии» справочные данные» JL: Химия, 1987г.

92. Вукалович М.П., Ривкин C.JI, Александров А.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М.: Изд-во стандартов, 1969. 408 с.

93. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Физмат, 1972. 720 с.

94. Е.Р. Лихачев «Зависимость вязкости воды от температуры и давления», Журнал технической физики, 2003, том 73, вып. 4 стр. 135-136.

95. Пыхачев Г.Б., Исаев Р.Г. Подземная гидравлика. Учебное пособие. М., Недра, 1972, с. 360.

96. Вербецкий Г.П. Прочность и долговечность бетона* в водной среде, М., Стройиздат, 1976, 128 с.

97. Alonso, C., Andrade, C., Rodriguez. J., Casal, J. Garcha A.M., «Rebar Corrosion steel time to cover craking.» Concrete Across Borders. International Conference -Odense (Demark) (1994): pp. 301-319.

98. Tuutti, K., «Corrosion of steel in concrete,» Swedish Cement and Concrete Institute (CIB) n. 4-82. Stockholm (1982).

99. Bakker, R., «Prediction»of service life reinforcement in concrete under different climatic conditions at given cover.» Corrosion and Protection of Steel in Concrete International Conference, Sheffield (UK). R.N. Swamy Ed., (1964).

100. Parrott, L.J. «Design for avoiding damage due to carbonation included corrosion,» SP-145-15 International Congress on Durability of Concrete. Nice (France) - CANMET-Mallioiia Ed. (1994): pp. 283-298.

101. Добронравов. C.C. Строительные машины. Справочник. — M:, Машиностроение, 1992. 850с.

102. Гольперин М.И., Домбровский Н.Г. Строительные машины. М:, Машиностроение, 1996.-376с.

103. Добронравов С.С. Строительные машины и оборудование: Справочник для строит, спец. Вузов и инж. техн. работников. М. : Высш. Школа, 1991. — 456с.

104. Розенталь Н:К., «Коррозионная стойкость бетонов особо низкой проницаемости», Бетон и железобетон — пути развития. Пленарные доклады.: М. том.4, 2005 г., стр. 400-409.

105. СНиП. 12-01-2004 "Организация строительного производства"

106. EN 5501/03.91, DIN VDE 0875-11/07/92; DIN EN 50082-1/03.93

107. Maruyama Г., Тапака К., and'Sato R., "Distribution of Chloride Ion in Cracked-Reinforced Concrete Prism. Transported by Cyclic Rain with Chloride Ion", Seminar on Durability and Lifecycle Evaluation of Concrete Structures-2006.

108. M. Carcasses, A. Abbas, J.P: Ollivier and J. Verdier, "An optimised preconditioning procedure for gas permeability measurement", Materials and' Structures, Vol. 35, January-February 2002; pp. 22-27.

109. ГОСТ 12730.4-78. Бетоны. Методы определения показателей пористости. 114'. ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из. плотных горных пород и отходовпромышленного производства для- строительных работ. Методы! физико-механических испытаний.

110. ГОСТ 12730.1-78. Бетоны. Методы определения плотности.

111. SIA 162/DIN 1045/DGZfPB2/BS 1881: part 204.

112. СП-52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.

113. Косолапов А.В. "Основы алмазной техники и технологии в строительстве". М.: Изд-во АСВ. -2005. 176 с.

114. Гмурман В.Е. Теория- вероятностей и математическая статистика. Учеб. Пособие для втузов. Изд. 5-е, перераб. и доп. М., «Высш. школа», 1977, 479 е., с ил.

115. Иванова В.М., Калинина В.Н., Нешумова JI.A., Решетникова И.О. Математическая статистика. Учебник для техникумов. Под ред. Длина A.M.,

116. М., «Высш. школа», 1975, 398 е., с ил.

117. Шилин А.А. Обоснование стратегии эксплуатации и разработка конформативных технологий ремонта конструкций подземных сооружений // Автореферат диссертации на соискание ученой степени докт. техн. наук, МГГУ, Ml, 2002.

118. Шилин А.А. Гидроизоляция подземных и заглубленных сооружений // Технология строительства, №3, 2000, №1, 2001, №3, 2001, №4, 2001, №5, 2001, №2, 2002.

119. Anderson В. -Waterproofing materials and techniques for cut-and-cover structures // Underground Space, volume 8, number 2, 1984.

120. Emmons P.H. concrete repair and maintenance illustrated // R.S. Means Co. Inc. -USA, 1994.

121. Emmons P.H., Vaysburd A.M. Corrosion protection in concrete repair: Mythand reality // Concrete International, March, 1997.

122. Смирнов В.И. Строительство подземных газонефтехранилищ: Учебн. пособие для вузов. М.: Газоил пресс, 2000. - 250с.: ил.

123. Щекудов Е.В., Меркин В.Е. и др. Руководство по диагностированию автодорожных тоннелей. М., Росавтодор, 2000, 2001.

124. Щекудов Е.В. Научное сопровождение строительства Серебряноборских тоннелей глубокого заложения. Сборник научных трудов «Развитие научных идей Е.Е. Гибшмана в мостостроении (к 100-летию со дня рождения)». — М.: МАДИ, 2005.

125. Большаков ЭЛ.,. Сухие смеси для бетонов с повышенной водонепроницаемостью, Строительные материалы, 11/98, стр. 24-25.

126. Кравченко И.В. Расширяющиеся цементы. Госстройиздат, 1962.

127. Чеховский Ю.В. Понижение проницаемости бетона. М;: Энергия, 1968, 192с.

128. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов, М.: Стройиздат, 1979, 344 с.

129. Мощанский Н.А. Плотность и стойкость бетона, М.: Госстройиздат. 1951, 175 с.

130. Викторов. A.M. О сцеплении камня с цементным раствором // Бетон и железобетон. 1958, № 2, С. 74—75.

131. Куликов Ю.Н. Повышение водонепроницаемости бетона за счет подбора его составляющих. Вопросы сооружения горных выработок. "Недра", 1965.

132. Бовин Г.П. Возведение водонепроницаемых сооружений из бетона и железобетона. М.: Стройиздат, 1969, 183 с.

133. Khatri R Р, Sirivivatn AV, and Gross W (1995). "Effect of different supplementary cementitious materials on mechanical properties of highperformance concrete." Cement and Concrete Research, 25(1), 209-220.

134. Батраков В.Г. Влияние кремнеорганических соединений на долговечность бетона и процесса его твердения. Автор, диссертац. к.т.н., М., 1962.

135. Домокеев А.Г. Добавки в бетон для повышения долговечности речных гидротехнических сооружений. Автор к.т.н., М., 1953.

136. Давидсон М.Г., Кузьмин Е.Д. Новые способы повышения водонепроницаемости железобетонных сооружений. JL- М., Госстройиздат, 1957.

137. Пантелеев А.С. Цементы с микронаполнителями. Журнал Всесоюзного хим. об-ва Д.И.Менделеева, т.6, №6, 1961.

138. Саввина Ю.А., Лейрих В.Э. Бетоны с добавками высоко эластичных полимеров. Пластмассы, №12, 1963.

139. Фишман Г., «Технология изготовления несущих элементов из легких конструкционных бетонов», диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, Молдова, 2006 год.

140. Шилин А.А., Зайцев М.В., Золотарев И.А., Ляпидевская О.Б., Гидроизоляция подземных и заглубленных сооружений при строительстве и ремонте: Учеб. пособие. — Тверь, изд-во «Русская торговая марка», 2003. е.: ил.

141. ГОСТ 27006-86. Бетоны. Правила подбора состава.

142. ГОСТ 8736-93. Песок для строительных работ. Технические условия.

143. ГОСТ 10181-2000. Смеси бетонные. Методы испытаний.

144. ГОСТ 8269.0-97. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний.

145. ГОСТ 24211-2003. Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия.

146. ГОСТ 25192-82. Бетоны. Классификация и общие технические требования.

147. ГОСТ 23732-79. Вода для бетонов и растворов. Технические условия.

148. ГОСТ 7473-94. Смеси бетонные. Технические условия.

149. ГОСТ 25598-83 «Материалы и изделия строительные. Методы определения сопротивления паропроницанию»

150. ГОСТ 28575-90 «Защита от коррозии в строительстве. Конструкции бетонные и железобетонные, испытание паропроницаемости защитных покрытий».

151. Шестоперов С.В. Долговечность бетона. М., 1960.

152. Москвин В.М. Коррозия бетонов. Госстройиздат, 1956.

153. Щекудов Е.В., Воробьев Л.А., Чеботаев В.В. Прочность и надежность конструкционного бетона. Сборник научных трудов ЦНИИС. — М.: ЦНИИС, 2007.

154. Острейковский В.А., Теория надежности: учеб. для вузов, М: Высш. шк., 2003.-463 е.: ил.

155. Приоритет изобретения МИШ Зарегистрировано в Государственном; .изобретений Российской

156. Срок действия патента истекает 17 мv.' ' : : ' :штшШшАш зддазРАщшшш

Информация о работе

Закоршменный, Андрей Иосифович
кандидата технических наук
Москва, 2008
ВАК 25.00.22

Диссертация

Разработка способов оценки и повышения водонепроницаемости железобетонных конструкций подземных сооружений - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы