RU2392374C1 - Method for repair of concrete and reinforced concrete hydraulic engineering works and structures in zone of alternating elevation of water - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: method is carried out with the help of replacement of concrete damaged under action of alternating freezing and thawing by more frost-resistant concrete. Repair works are carried out so that thickness of new frost resistant concrete layer is equal or more than depth of concrete frost penetration in this zone under conditions of repaired structure operation.

EFFECT: high durability of contact zone and repaired section of concrete or reinforced concrete structure as a whole.

5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений, в частности к ремонту бетонных и железобетонных конструкций в зоне переменного горизонта воды.The invention relates to the field of construction and operation of hydraulic structures, in particular to the repair of concrete and reinforced concrete structures in the zone of a variable water horizon.

Известен способ ремонта бетонных и железобетонных конструкций с заменой поврежденного или дефектного бетона новым, более высокого качества, или обладающего большей стойкостью в конкретных условиях работы конструкции. При этом поврежденный или дефектный бетон удаляется (вырубается) до «здорового» бетона, в образованной полости, как правило, устанавливается и закрепляется арматурная сетка, а полость заполняется новым бетоном нужного качества (Руководство по бетону. Госэнергоиздат, М-Л, 1958, стр.310-315).A known method of repairing concrete and reinforced concrete structures with the replacement of damaged or defective concrete with new, higher quality, or with greater resistance in the specific working conditions of the structure. In this case, damaged or defective concrete is removed (cut down) to “healthy” concrete, a reinforcing mesh is usually installed and fixed in the formed cavity, and the cavity is filled with new concrete of the required quality (Concrete Manual. Gosenergoizdat, ML, 1958, p. .310-315).

Существенными недостатками такого способа является, во-первых, неопределенность понятия «здоровый» бетон, а, во-вторых, то, что при удалении поврежденного материала в поверхностных слоях бетона в вырубленной полости неизбежно возникают микротрещины, которые резко снижают долговечность материала в зоне контакта нового и старого бетона, в особенности при воздействии попеременного замораживания и оттаивания. В результате отремонтированный участок конструкции в зоне переменного горизонта воды часто приходится ремонтировать вновь.Significant disadvantages of this method are, firstly, the uncertainty of the concept of “healthy” concrete, and, secondly, the fact that when removing damaged material in the surface layers of concrete in the cut cavity, microcracks inevitably arise, which sharply reduce the durability of the material in the contact zone of the new and old concrete, especially when exposed to alternate freezing and thawing. As a result, the repaired section of the structure in the zone of a variable water horizon often has to be repaired again.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ ремонта бетонных и железобетонных конструкций в зоне переменного горизонта воды, заключающийся в удалении разрушившегося бетона с помощью отбойных молотков, перфораторов и т.п. до «здорового» бетона, в обработке краев образованной полости алмазным инструментом по принципу «ласточкин хвост», армировании полости сварными сетками и отдельными арматурными стержнями, установке опалубки и заполнении полости высокопластичной бетонной смесью с комплексными добавками, обеспечивающей получение высокоморозостойкого бетона, обладающего низкой усадкой и повышенной адгезией к бетону конструкции. Во избежание появления усадочных трещин в процессе твердения вновь уложенного бетона организуют влажностный уход за ним, гарантирующий отсутствие испарения воды с его лицевой поверхности в течение 10-14 суток (Садович М.А., Шляхтина Т.Ф., Тигунцева A.M. Опыт ремонтных работ на водосливе Усть-Илимской ГЭС. «Гидротехническое строительство», №11, 2006 г., стр.24-25).Closest to the proposed invention is a method of repairing concrete and reinforced concrete structures in the zone of a variable water horizon, which consists in removing the destroyed concrete using jackhammers, perforators, etc. to “healthy” concrete, in processing the edges of the formed cavity with a diamond tool according to the dovetail principle, reinforcing the cavity with welded meshes and individual reinforcing rods, installing the formwork and filling the cavity with a highly plastic concrete mixture with complex additives, providing highly frost-resistant concrete with low shrinkage and increased adhesion to concrete structures. In order to avoid the occurrence of shrinkage cracks during hardening of the newly laid concrete, they are moistened with moisture, which ensures that water does not evaporate from its face for 10-14 days (Sadovich MA, Shlyakhtina TF, Tiguntseva AM Repair experience on spillway of the Ust-Ilim hydroelectric station. "Hydrotechnical construction", No. 11, 2006, p.24-25).

Существенными недостатками этого способа также являются неопределенность понятия «здоровый» бетон, что предопределяет произвольность расположения контакта между новым и «старым» бетоном, и то, что в поверхностных слоях бетона в вырубленной полости неизбежно возникают микротрещины, которые резко снижают долговечность материала в зоне контакта нового и старого бетона при воздействии попеременного замораживания и оттаивания.Significant disadvantages of this method are the uncertainty of the concept of “healthy” concrete, which determines the arbitrariness of the contact between the new and “old” concrete, and the fact that microcracks inevitably arise in the surface layers of concrete in the cut cavity, which sharply reduce the durability of the material in the contact zone of the new and old concrete when exposed to alternate freezing and thawing.

Предлагаемое изобретение устраняет эти недостатки и обеспечивает высокую долговечность зоны контакта и отремонтированного участка бетонной или железобетонной конструкции в целом.The present invention eliminates these disadvantages and provides high durability of the contact zone and the repaired section of the concrete or reinforced concrete structure as a whole.

Для достижения этого результата в способе ремонта бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений и конструкций в зоне переменного горизонта воды замену разрушенного под действием попеременного замораживания и оттаивания бетона более морозостойким бетоном, производят так, что толщина слоя нового морозостойкого бетона равна или больше глубины промерзания бетона в этой зоне в условиях эксплуатации ремонтируемого сооружения.To achieve this result, in the method of repairing concrete and reinforced concrete hydraulic structures and structures in the zone of a variable water horizon, the replacement of concrete destroyed by alternate freezing and thawing with more frost-resistant concrete is performed so that the layer thickness of the new frost-resistant concrete is equal to or greater than the concrete freezing depth in this zone in the conditions of operation of the repair facility.

При этом верхний горизонтальный контактный шов между новым и старым бетоном устраивают выше наивысшего уровня воды, а нижний горизонтальный контактный шов - ниже наинизшего уровня воды в зоне переменного горизонта воды в зимнее время.In this case, the upper horizontal contact seam between the new and old concrete is arranged above the highest water level, and the lower horizontal contact seam is below the lowest water level in the zone of a variable water horizon in winter.

При соответствующем обосновании, в верхнем и в нижнем контактных швах, а также в вертикальных контактных швах между новым и старым бетоном, устраивают гидроизоляцию.With appropriate justification, waterproofing is arranged in the upper and lower contact seams, as well as in the vertical contact seams between new and old concrete.

Чтобы избежать появления микротрещин в слоях бетона, прилегающих к контактным швам вблизи экспонируемых поверхностей, наружные границы (кромки) полости, которая создается при удалении разрушенного бетона, предварительно обрабатывают алмазным инструментом на глубину 3-10 см.To avoid microcracks in the concrete layers adjacent to the contact seams near the exposed surfaces, the external borders (edges) of the cavity that is created when the destroyed concrete is removed are pre-treated with a diamond tool to a depth of 3-10 cm.

Предлагаемый способ поясняется чертежами.The proposed method is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлено поперечное сечение ремонтируемой конструкции в зоне переменного горизонта воды при малой глубине промерзания бетона из-за частого колебания уровня воды в зимнее время (например, 2 раза в сутки) или из-за умеренного климата.Figure 1 shows the cross section of the repaired structure in the zone of a variable water horizon at a shallow concrete freezing depth due to frequent fluctuations in the water level in winter (for example, 2 times a day) or due to a temperate climate.

На фиг.2 - поперечное сечение ремонтируемой конструкции в зоне переменного горизонта воды при значительной глубине промерзания бетона из-за относительно редких колебаний уровня воды в зимнее время (например, 1 раз в сутки) или из-за сурового климата.Figure 2 is a cross section of the structure under repair in the zone of a variable water horizon with a significant depth of freezing of concrete due to relatively rare fluctuations in the water level in winter (for example, 1 time per day) or because of the harsh climate.

Цифрами на чертежах обозначены:The numbers in the drawings indicate:

1 - фрагмент бетонной или железобетонной конструкции, вмещающий бетон зоны переменного горизонта воды;1 - a fragment of a concrete or reinforced concrete structure containing concrete of a zone of a variable water horizon;

2 - лицевая поверхность бетонной или железобетонной конструкции;2 - the front surface of a concrete or reinforced concrete structure;

3 - пропил (надрез), выполненный алмазной фрезой;3 - cut (incision) made by a diamond mill;

4 - поверхность верхнего горизонтального контактного шва;4 - surface of the upper horizontal contact seam;

5 - поверхность тыльного вертикального контактного шва;5 - surface of the rear vertical contact seam;

6 - граница глубины промерзания бетона в зоне переменного горизонта воды в условиях эксплуатации конкретного сооружения;6 - the boundary of the depth of freezing of concrete in the zone of a variable water horizon in the conditions of operation of a particular structure;

7 - арматурная сетка;7 - reinforcing mesh;

8 - поверхность нижнего горизонтального контактного шва;8 - surface of the lower horizontal contact seam;

9 - поверхность утолщенного слоя нового морозостойкого бетона.9 - the surface of the thickened layer of new frost-resistant concrete.

Предлагаемый способ ремонта бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений и конструкций в зоне переменного горизонта воды осуществляется следующим образом.The proposed method of repairing concrete and reinforced concrete hydraulic structures and structures in the zone of a variable water horizon is as follows.

Прежде всего определяют границы подлежащего ремонту участка бетонной или железобетонной конструкции в зоне переменного горизонта воды - т.е. места расположения контактных швов между новым и старым бетоном. Верхний горизонтальный контактный шов 4 располагают выше наивысшего уровня воды, а нижний горизонтальный контактный шов 8 располагают ниже наинизшего уровня воды в зоне переменного горизонта воды для данного сооружения. Места расположения вертикальных контактных швов, выходящих на лицевую поверхность бетонной или железобетонной конструкции 2, определяют, исходя из размеров участка, предназначенного для ремонта, и применяемого для ремонта технологического оборудования.First of all, the boundaries of the area of the concrete or reinforced concrete structure to be repaired in the zone of a variable water horizon are determined - i.e. the location of the contact seams between new and old concrete. The upper horizontal contact seam 4 is located above the highest water level, and the lower horizontal contact seam 8 is located below the lowest water level in the zone of a variable water horizon for this structure. The location of the vertical contact seams facing the front surface of the concrete or reinforced concrete structure 2 is determined based on the size of the area intended for repair and used for repair of technological equipment.

Со стороны лицевой поверхности 2 бетонной или железобетонной конструкции в местах расположения контактных швов устраивают надрезы (пропилы) 3 алмазным инструментом на глубину 3-10 см. Надрезы 3 в местах горизонтальных швов могут выполняться с небольшим уклоном (1-3°) в глубину конструкции. В углах надрезы 3, как обычно, выполняют закругленными.On the side of the front surface 2 of a concrete or reinforced concrete structure, cuts (cuts) 3 are made with a diamond tool to a depth of 3-10 cm at the locations of the contact seams 3 cuts in the places of horizontal joints can be made with a slight slope (1-3 °) in the depth of the structure. In the corners, cuts 3, as usual, are rounded.

После устройства надрезов по контуру ремонтируемого участка, из него удаляют (вырубают) разрушенный бетон. Глубина образующейся полости 2-5 фиг.1 или 5-9 фиг.2 должна быть такой, чтобы толщина слоя нового морозостойкого бетона была равна или больше глубины промерзания бетона 6 в зоне переменного горизонта воды ремонтируемого сооружения при его эксплуатации в зимнее время. Подготовленную таким образом полость очищают от мусора, устанавливают в ней арматурную сетку 7 и анкеры и промывают струей воды под давлением.After making incisions along the contour of the repaired area, destroyed concrete is removed (cut down) from it. The depth of the resulting cavity 2-5 of FIG. 1 or 5-9 of FIG. 2 should be such that the layer thickness of the new frost-resistant concrete is equal to or greater than the freezing depth of concrete 6 in the variable water horizon of the repaired structure during its operation in winter time. The cavity thus prepared is cleaned of debris, a reinforcing mesh 7 and anchors are installed in it, and washed with a stream of water under pressure.

Затем устанавливают опалубку, укрепляют ее и заполняют полость морозостойким бетоном. Бетон, как правило, должен приготавливаться на заполнителях с предельной крупностью зерен не более 40 мм и содержать достаточное количество диспергированного воздуха (4-8%), чтобы обеспечить нужный уровень морозостойкости и одновременно снизить температуропроводность бетона.Then the formwork is installed, it is strengthened and the cavity is filled with frost-resistant concrete. Concrete, as a rule, should be prepared on aggregates with a maximum grain size of not more than 40 mm and contain a sufficient amount of dispersed air (4-8%) to provide the desired level of frost resistance and at the same time reduce the thermal diffusivity of concrete.

Все технологические операции в зоне переменного горизонта воды выполняются под защитой прислонного кессона или при опорожненном водохранилище (водоеме).All technological operations in the zone of a variable water horizon are carried out under the protection of a leaning box or with an empty reservoir (reservoir).

После удаления опалубки приступают к влажностному уходу за твердеющим бетоном, который, как обычно, проводят не менее чем в течение 2-х недель.After removing the formwork, they begin to moisten the hardened concrete, which, as usual, is carried out for at least 2 weeks.

Предлагаемое изобретение позволяет:The present invention allows:

- осуществить ремонт поврежденных под действием замораживания-оттаивания участков бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений и конструкций в зонах переменного горизонта воды так, что в результате будут получены надежные и долговечные сооружения;- repair damaged sections of concrete and reinforced concrete hydraulic structures and structures damaged by freezing and thawing in zones of a variable water horizon so that reliable and durable structures are obtained as a result;

- резко увеличить межремонтные сроки для бетонных и железобетонных конструкций с поврежденными под действием замораживания-оттаивания и тем самым резко сократить затраты на их сложные и дорогостоящие ремонты;- dramatically increase the turnaround time for concrete and reinforced concrete structures with damage due to freezing and thawing and thereby dramatically reduce the cost of their complex and expensive repairs;

- технически обоснованно определять безопасное положение тыльного вертикального контактного шва между новым и старым бетоном.- it is technically justified to determine the safe position of the rear vertical contact seam between new and old concrete.

Claims (5)

1. Способ ремонта бетонных и железобетонных гидротехнических сооружений и конструкций в зоне переменного горизонта воды путем замены разрушенного под действием попеременного замораживания и оттаивания бетона более морозостойким бетоном, отличающийся тем, что ремонтные работы выполняют таким образом, что толщина слоя нового морозостойкого бетона равна или больше глубины промерзания бетона в этой зоне в условиях эксплуатации ремонтируемого сооружения.1. A method of repairing concrete and reinforced concrete hydraulic structures and structures in the zone of a variable water horizon by replacing concrete damaged by alternate freezing and thawing with more frost-resistant concrete, characterized in that the repair work is performed in such a way that the layer thickness of the new frost-resistant concrete is equal to or greater than the depth freezing of concrete in this area under the operating conditions of the repaired structure. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что верхний горизонтальный контактный шов между новым и старым бетоном устраивают выше наивысшего уровня воды, а нижний горизонтальный контактный шов - ниже наинизшего уровня воды в зоне переменного горизонта воды в зимнее время.2. The method according to claim 1, characterized in that the upper horizontal contact seam between the new and old concrete is arranged above the highest water level, and the lower horizontal contact seam is below the lowest water level in the zone of a variable water horizon in winter. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в верхнем и в нижнем контактных швах между новым и старым бетоном устраивают гидроизоляцию.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the upper and lower contact seams between the new and old concrete, waterproofing is arranged. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в вертикальных контактных швах между новым и старым бетоном устраивают гидроизоляцию.4. The method according to claim 1, characterized in that in the vertical contact seams between the new and old concrete arrange waterproofing. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что наружные границы (кромки) полости, которая создается при удалении разрушенного бетона, предварительно обрабатывают алмазным инструментом на глубину 3-10 см. 5. The method according to claim 1, characterized in that the outer borders (edges) of the cavity, which is created by removing the destroyed concrete, are pre-treated with a diamond tool to a depth of 3-10 cm

Images