RU2600473C1 - Method to reinforce brickwork pillars and their columnar foundations - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to construction aimed at preservation of listed temples namely, to a method for strengthening the brickwork of old pillars and their old columnar foundations in structural layouts of buildings. Method to reinforce the brickwork of pillars and their columnar foundations consists in strengthening the brick masonry of pillars and their columnar foundations using reinforced mortar cases. Mortar case of brick columns is prepared from lime solution with the thickness of up to three centimeters; above process is preceded by the repair of the destructed materials of old masonry of pillars without destruction of their body; surface is then coated with wire reinforcement and hidden through-holes with the diameter of 8-10 mm that are arranged in 3-4 rows in the horizontal brickwork joints with successive 90 degree turn of drilled through-holes with step 20-30 cm are used to reinforce the brick columns, injecting the same lime solution in them; columnar foundations are reconstructed at the depth of 1.2-1.5 meters from their top edges; pyramid-shaped body with the top facing downwards is formed; and 60 mm holes drilled in it at the angle of 30 degrees to the vertical line and every 30-40 cm along the perimeter of old foundations are injected with lime and concrete mixture with the content of clay particles of not more than 5 % of their total volume, wherein natural sand particles are grinded to specific surface area of 5,000-6,000 cm²/g; the mixture contains superplasticizing agent C-3, wherein the mixture ratio is the following, wt%: cement - 1, sand - 2-3, superplasticizing agent C-3 - 0.7-0.9, water - 0.8-1.

EFFECT: technical result is reduction of labor input and material consumption, energy consumption and complexity of all processes, as well as higher durability of engineering restoration.

1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к строительству по сохранению памятников архитектуры храмовых сооружений, а именно к способу укрепления кирпичной кладки старых столбов и их старых столбчатых фундаментов в конструктивных схемах сооружений.The invention relates to the construction of the preservation of architectural monuments of temple structures, and in particular to a method of strengthening the brickwork of old pillars and their old columnar foundations in structural designs of structures.

Известен способ получения строительного раствора (патент РФ на изобретение №2163899) [1]. Способ включает перемешивание гашеной извести, песка и воды при следующем соотношении компонентов, мас. %: известь гашеная в присутствии 1% суперпластификатора С-3 - 20,4-42,8; тонкоизмельченный песок с удельной поверхностью 8500-9000 см/г - 42,8-61,2; вода - 14,4-18,4.A known method of obtaining a mortar (RF patent for the invention No. 2163899) [1]. The method includes mixing slaked lime, sand and water in the following ratio, wt. %: slaked lime in the presence of 1% C-3 superplasticizer - 20.4-42.8; fine sand with a specific surface area of 8500-9000 cm / g - 42.8-61.2; water - 14.4-18.4.

Наиболее близким к предлагаемому решению является традиционный способ усиления кирпичных конструкций устройством армированных цементными растворными обоймами (стержни диаметром 6-12 мм, хомуты - 5-10 мм) и железобетонными обоймами их столбчатых старых фундаментов, увеличением горизонтальной площади подошвы этих фундаментов (монография Р.С. Санжаровский и др. «Усиления при реконструкции зданий и сооружений», опубликована в Санкт-Петербурге в 1998 г. Стр. 2-3, 24-33 и 258-262) [2].Closest to the proposed solution is the traditional way of reinforcing brick structures with reinforced cement mortar clips (rods with a diameter of 6-12 mm, clamps - 5-10 mm) and reinforced concrete clips of their columnar old foundations, increasing the horizontal foot area of these foundations (R.S. monograph Sanzharovsky et al. “Strengthening in the reconstruction of buildings and structures”, published in St. Petersburg in 1998, pp. 2-3, 24-33 and 258-262) [2].

Данный способ заключается в том, что применяются железобетонные обоймы, которые выполняются на всю глубину этих фундаментов, с предварительной их раскопкой и подкопом под подошву, по индивидуальному проекту конструкции и технологии этих обойм. Применяемая конструкция цементной растворной обоймы (раствор марки 75-100) содержит металлические стержни и хомуты, которые закрепляют на стенках столбов анкерами (штырями), а затем выставляют опалубку с системой фиксаторов положения арматуры в этих цементных растворных обойм (толщиной 5 см). Кроме того для удержания в цементных растворных обоймах проектное положение металлического армирования с системой фиксаторов необходимо разрушать старую кирпичную кладку устройством дополнительного анкерного крепления.This method consists in the fact that reinforced concrete clips are used, which are carried out to the entire depth of these foundations, with their preliminary excavation and undermining under the sole, according to an individual design design and technology of these clips. The cement mortar holder construction used (mortar grade 75-100) contains metal rods and clamps that are fixed on the walls of the posts with anchors (pins), and then formwork with a system of reinforcement position fixers in these cement mortar clips (5 cm thick) is exposed. In addition, in order to retain the design position of the metal reinforcement with a system of fixators in cement mortar holders, it is necessary to destroy the old brickwork with an additional anchor fastening device.

В указанном способе основными недостатками являются: использование в растворных обоймах системы армирования и всех ее конструктивных элементов металлических стержней; допустимость разрушений старой кладки при устройстве проектного армирования растворных обойм; использование цемента-связующего компонента растворных обойм; большая толщина (5 см) растворных обойм; устройство железобетонных обойм на всю их глубину; высокая степень опасности возникновения аварийного состояния храмовых сооружений при проведении раскопки старых фундаментов с подкопом под их подошву; невозможность устройства железобетонных обойм старых столбчатых фундаментов после предварительного водопонижения территории застройки храмовых сооружений; технологическая сложность трудоемкость, материалоемкость, энергоемкость и недолговечность.In this method, the main disadvantages are: the use in mortar clips of the reinforcement system and all of its structural elements of metal rods; admissibility of destruction of the old masonry with the design reinforcement of mortar clips; the use of cement-binding component mortar clips; large thickness (5 cm) of mortar clips; device reinforced concrete clips to their entire depth; a high degree of danger of the emergency state of temple structures during the excavation of old foundations with undermining under their soles; the impossibility of arranging reinforced concrete clips of old columnar foundations after preliminary water reduction of the territory of construction of temple structures; technological complexity laboriousness, material intensiveness, energy intensiveness and fragility.

Задача изобретения: исключить использование в растворных обоймах металлических стержней, разрушение сохранившихся конструкций и конструкционных материалов, использование цемента, увеличение толщины растворной обоймы более трех сантиметров; исключить устройство железобетонных обойм; снизить трудоемкость, материалоемкость, энергоемкость и технологическую сложность все процессов; повысить долговечность инженерной реставрации.The objective of the invention: to exclude the use of metal rods in mortar clips, the destruction of preserved structures and structural materials, the use of cement, an increase in the thickness of the mortar clip of more than three centimeters; to exclude the device of reinforced concrete clips; to reduce the complexity, material consumption, energy intensity and technological complexity of all processes; to increase the durability of engineering restoration.

Для решения поставленной задачи в известном способе укрепления кирпичной кладки столбов и их столбчатых фундаментов, заключающемся в укрепления кирпичной кладки столбов и их столбчатых фундаментов устройством армированных растворных обойм, согласно изобретению растворную обойму кирпичных столбов готовят из известкового раствора (перемешивают гашеную известь, песок и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %: известь гашеная в присутствии 1% суперпластификатора С-3 - 20,4-42,8; тонкоизмельченный песок с удельной поверхностью 8500-9000 см²/г - 42,8-61,2; вода - 14,4-18,4), предварительно выполнив выченку деструктированных материалов старой кладки столбов, покрывают их поверхность облегающей тканевой арматурой и с помощью скрытых сквозных шпуров диаметром 8-10 мм, (устраиваемых через 3-4 ряда в горизонтальных швах кладки с последовательным разворотом на 90 градусов сквозным сверлением шагом 20-30 см) укрепляют тело кирпичных столбов инъецируя в них тот же известковый раствор, а их столбчатые старые фундаменты реконструируют на глубину 1,2-1,5 метра от их обрезов, формируя пирамидальное тело с вершиной обращенной вниз, и нагнетают в пробуренные в нем, под углом 30 градусов к вертикали, шпуры диаметром до 60 мм через 30-40 см по периметру старых фундаментов, пескобетонную смесь с содержанием глинистых частиц не более 5% от общего их объема, с измельчением естественных песчаных частиц до удельной поверхности 5000-6000 см²/г, и эта смесь содержит суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: цемент - 1; указанный песок - 2-3; суперпластификатора С-3 - 0,7-0,9; вода - 0,8-1,5.To solve the problem in the known method of strengthening the brickwork of pillars and their column foundations, which consists in strengthening the brickwork of pillars and their column foundations by the device of reinforced mortar cages, according to the invention, the mortar cage of brick pillars is prepared from lime mortar (slaked lime, sand and water are mixed with the following ratio of components, wt.%: slaked lime in the presence of 1% S-3 superplasticizer - 20.4-42.8; finely divided sand with a specific surface of 8500-9000 cm ² / g - 42.8-61.2; water - 14.4-18.4), after having pre-cut the degraded materials of the old masonry pillars, cover their surface with tight fabric reinforcement and using hidden through holes with a diameter of 8-10 mm (arranged in 3-4 rows in horizontal seams of masonry with a successive turn of 90 degrees through drilling by a step of 20-30 cm) strengthen the body of brick pillars by injecting the same mortar into them, and their columnar old foundations are reconstructed to a depth of 1.2- 1.5 meters from their trimmings, forming a pyramidal shape the bottom with the top facing down and injected into the hole drilled in it, at an angle of 30 degrees to the vertical, with a diameter of up to 60 mm after 30-40 cm around the perimeter of the old foundations, sand concrete mixture with clay particles not more than 5% of their total volume, grinding natural sand particles to a specific surface of 5000-6000 cm ² / g, and this mixture contains superplasticizer C-3 in the following ratio of components, parts by weight: cement - 1; specified sand - 2-3; superplasticizer C-3 - 0.7-0.9; water - 0.8-1.5.

Предлагаемый способ укрепления кирпичной кладки столбов и их столбчатых фундаментов осуществляется следующим образом.The proposed method of strengthening the brickwork of the pillars and their columnar foundations is as follows.

Вначале проводят выченку кирпичной кладки старых столбов в контактной зоне их среды (земля-воздух), над поверхностью культурного слоя на 20-30 см и вниз до верхнего обреза фундаментов с удобным для производства работ расширением выемки вокруг столбов. Затем, в теле старых фундаментов от их верхних обрезов вниз бурят под углом 30 градусов к вертикали шпуры диаметром до 60 мм через 30-40 см по периметру фундаментов на глубину 1,2-1,5 метра с продувкой шпуров сжатым воздухом для их очистки от продуктов бурения. После этого процесса устанавливают инъекторы для нагнетания пескобетонной смеси по известной технологии и проектным режимом давления.First, the brickwork of the old pillars is excavated in the contact zone of their environment (ground-to-air), 20-30 cm above the surface of the cultural layer and down to the upper edge of the foundations with an expansion of the excavation around the pillars convenient for work. Then, in the body of old foundations, from their upper cuts down they drill at an angle of 30 degrees to the vertical holes with a diameter of up to 60 mm through 30-40 cm around the perimeter of the foundations to a depth of 1.2-1.5 meters with blowing holes with compressed air to clean them from drilling products. After this process, injectors are installed to pump the sand concrete mixture according to known technology and the design pressure regime.

По завершении процесса формирования пирамидального тела реконструируемых фундаментов проводят выченку поверхности кирпичной кладки столбов, сверху - вниз, с помощью металлических щеток в струе сжатого воздуха. Затем, по технологии сверху - вниз, поверхность столбов покрывают тканевой арматурой (стяжкой стык в стык по проекту). Следующий процесс - укрепление тела кладки старых столбов, также по технологии сверху - вниз, выполняется устройством скрытых сквозных шпуров диаметром 8-10 мм, устраиваемых через 3-4 ряда в горизонтальных швах кладки с последовательным разворотом на 90 градусов сквозным сверлением (шагом 20-30 см), и заполнение этих шпуров инъекцией указанным известковым раствором в проектном режиме. По окончании процесса укрепления тела кладки столбов выставляют опалубку растворной известковой обоймы (толщиной 3 см), по технологии снизу-вверх, в проектном режиме под давлением нагнетают раствор в опалубку беспрерывно.At the end of the process of forming the pyramidal body of the reconstructed foundations, the columns of the brickwork are cut out from the top, down, using metal brushes in a stream of compressed air. Then, according to the technology from top to bottom, the surface of the posts is covered with fabric reinforcement (screed joint to joint according to the project). The next process is the strengthening of the masonry body of the old pillars, also using top-down technology, performed by the device of hidden through holes with a diameter of 8-10 mm, arranged in 3-4 rows in horizontal masonry joints with a sequential 90-degree turn through drilling (in steps of 20-30 cm), and filling these holes with an injection of the specified mortar in design mode. At the end of the process of strengthening the body of the masonry pillars, the formwork of the mortar calcareous cage (3 cm thick) is exposed, according to the technology from the bottom up, in the design mode, the solution is continuously pumped into the formwork under pressure.

В применяемой растворной обойме старых кирпичных столбов храмовых сооружений указанный известковый раствор (смесь гашеной извести, песка и воды при следующем соотношении компонентов, мас. %: известь гашеная в присутствии 1% суперпластификатора С-3 - 20,4-42,8; тонкоизмельченный песок с удельной поверхностью 8500-9000 см²/г - 42,8-61,2; вода - 14,4-18,4) армирует и сохраняет уцелевшие, конструкционные материалы кладки столбов, повышает прочность кладки на сжатие до 77,5 МПа, а на изгиб до 43 МПа.In the used mortar holder of old brick pillars of temple buildings, the specified lime mortar (a mixture of hydrated lime, sand and water in the following ratio of components, wt.%: Slaked lime in the presence of 1% S-3 superplasticizer - 20.4-42.8; finely ground sand with a specific surface area of 8500-9000 cm ² / g - 42.8-61.2; water - 14.4-18.4) reinforces and preserves the surviving structural materials of the masonry pillars, increases the compressive strength of the masonry to 77.5 MPa, and bending up to 43 MPa.

Реконструкция старых столбчатых фундаментов с формированием пирамидального тела увеличивает поверхность опоры этого тела, в сравнении с горизонтальным сечением старого столбчатого фундамента, снижает давление (от верхнего строения) на грунт основания и его деформации осадки при снижении уровня грунтовых вод.The reconstruction of old columnar foundations with the formation of a pyramidal body increases the surface of the support of this body, in comparison with the horizontal section of the old columnar foundation, reduces the pressure (from the upper structure) on the soil of the base and its deformation of sediment while lowering the level of groundwater.

В применяемой пескобетонной смеси указанный песок, является доступным местным материалом и недорогим в сравнении с щебнем промышленного изготовления, а суперпластификатор С-3, представляющий собой нафталиноформальдегидный олигомер, уменьшает водопотребность пескобетонной смеси и одновременно повышает ее пластичность.In the used sand concrete mixture, said sand is an available local material and inexpensive in comparison with industrial crushed stone, and the C-3 superplasticizer, which is a naphthalene-formaldehyde oligomer, reduces the water demand of the sand concrete mixture and at the same time increases its ductility.

Для получения композиции указанной пескобетонной смеси были изготовлены три смеси компонентов, отличающихся друг от друга количественным их соотношением.To obtain the composition of the specified sand concrete mixture, three mixtures of components were made, differing from each other in their quantitative ratio.

Смеси готовились следующим образом: отдозированные указанные компоненты смеси перемешивали, а затем затворяли водой, в которой предварительно растворяли добавку С-3.The mixtures were prepared as follows: the dosed indicated components of the mixture were mixed, and then closed with water, in which the C-3 additive was previously dissolved.

Состав и результаты испытания пескобетонных смесей приведены в таблице:The composition and test results of sand concrete mixtures are given in the table:

Как следует из таблицы, использование предлагаемой пескобетонной смеси позволяет обеспечить: достаточную прочность бетона формируемых пирамидальных фундаментов; технологичность, экономичность и долговечность инженерной реконструкции старых фундаментов.As follows from the table, the use of the proposed sand concrete mixture allows to provide: sufficient concrete strength of the formed pyramidal foundations; manufacturability, efficiency and durability of engineering reconstruction of old foundations.

Claims (1)

Способ укрепления кирпичной кладки столбов и их столбчатых фундаментов, заключающийся в укреплении кирпичной кладки столбов и их столбчатых фундаментов устройством армированных растворных обойм, отличающийся тем, что растворную обойму кирпичных столбов готовят из известкового раствора толщиной до трех сантиметров, предварительно выполнив выченку деструктированных материалов старой кладки столбов без разрушения их тела, покрывают их поверхность облегающей тканевой арматурой и с помощью скрытых сквозных шпуров диаметром 8-10 мм, устраиваемых через 3-4 ряда в горизонтальных швах кладки с последовательным разворотом на 90 градусов сквозных сверлений шагом 20-30 см, укрепляют тело кирпичных столбов, инъецируя в них тот же известковый раствор, столбчатые фундаменты реконструируют на глубину 1,2-1,5 метра от их обрезов, формируют пирамидальное тело с вершиной обращенной вниз, и нагнетают в пробуренные в нем под углом в 30 градусов к вертикали шпуры диаметром до 60 мм через 30-40 см по периметру старых фундаментов, пескобетонную смесь с содержанием глинистых частиц не более 5% от общего их объема, с измельчением естественных песчаных частиц до удельной поверхности 5000-6000 см²/г, эта смесь содержит суперпластификатор С-3, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:
цемент 1 указанный песок 2-3 суперпластификатор С-3 0,7-0,9 вода 0,8-1 A method of reinforcing the brickwork of pillars and their columnar foundations, which consists in strengthening the brickwork of pillars and their columnar foundations by the device of reinforced mortar cages, characterized in that the mortar cage of brick pillars is prepared from lime mortar up to three centimeters thick, having previously performed the calculation of the destroyed materials of the old masonry pillars without destroying their bodies, cover their surface with tight fabric reinforcement and using hidden through holes with a diameter of 8-10 mm, masonry through 3-4 rows in horizontal seams of masonry with a successive turn of 90 degrees of through-hole drilling in increments of 20-30 cm, strengthen the body of brick pillars by injecting the same mortar into them, columnar foundations are reconstructed to a depth of 1.2-1.5 meters from their edges, they form a pyramidal body with the apex facing downward, and sandblasted mixture with clay particles containing no more than 5% is injected into drilled holes in it at an angle of 30 degrees to the vertical of a hole with a diameter of up to 60 mm after 30-40 cm around the perimeter of old foundations from total their volume, with the grinding of natural sand particles to a specific surface of 5000-6000 cm ² / g, this mixture contains superplasticizer C-3, in the following ratio of components, wt. hours:
cement one specified sand 2-3 superplasticizer C-3 0.7-0.9 water 0.8-1