CC BY
28
УДК 666.972.12
А. Н. ПШИНЬКО, А. В. КРАСНЮК (ДИИТ), В. В. ПАЛИЙ (Укрзалiзниця)
АНАЛИЗ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ
У статп наведено анал1з стану буд1вель та споруд, що експлуатуються на зал1зничному транспорт! в Украшг Описано основш властивосп ввдомих розчишв, що можуть застосовуватись для ремонту транспортних буд1вель та споруд. Показаш переваги використання в якосп ремонтних матер1ал1в пол1мерцементних та цементно-пол1мерних розчишв.
В статье приведен анализ состояния зданий и сооружений, которые эксплуатируются на железнодорожном транспорте в Украине. Описаны основные свойства известных растворов, которые могут применяться для ремонта транспортных зданий и сооружений. Показаны преимущества применения в качестве ремонтных материалов полимерцементных и цементно-полимерных растворов.
In the article is brought analysis of condition of buildings and erecting, which are used on the rail-freight traffic in the Ukraine. Described main known dissolves, which are to be use for the transport building repair and buildings. Shown advantages of using as repair material polymer-cement and cement -polymer dissolves.
Введение. Известно, что на железных дорогах Украины эксплуатируется около 20 тис. зданий и сооружений, которые обслуживаются подразделениями Главного управления строительно-монтажных работ и гражданских сооружений «Укрзалiзнищ» (ЦБМЕС). Как показали результаты последних натурных обследований более 36 % зданий и сооружений эксплуатируются с просроченным сроками капитального ремонта. Среди этих объектов значительную долю занимают вокзалы и платформы. Следует отметить, что эти объекты наиболее активно эксплуатируются и от эффективного и качественного их ремонта зависит, как безопасность пассажиров, так и их психологическое настроение при перемещении по железным дорогам Украины.
Сегодня в развитых странах Европейского Союза (ЕС) активно развивается скоростной железнодорожный транспорт, и в связи с этим проводятся работы по ремонту и реконструкции зданий и сооружений по пути следования скоростных поездов. В результате повышенных динамических и механических воздействий, связанных со скоростным движением, ряд элементов зданий и сооружений подвержены интенсивному износу. Поэтому, перед учеными появляются ряд вопросов связанных с эффективным ремонтом зданий и сооружений при высокоскоростном движении.
Разработано достаточное количество способов проведения ремонтных робот, однако на сегодняшний день актуальными остаются вопросы, связанные с выбором эффективных материалов для ремонта зданий и сооружений [1].
Задачи исследования. Исходя из выше изложенного можно сформулировать задачи исследований:
- провести анализ материалов, которые можно использовать для восстановления и ремонта зданий и сооружений, эксплуатируемых на железнодорожном транспорте Украины;
- выбрать тип материалов, которые целесообразно исследовать в дальнейшем для разработки эффективных ремонтных составов.
Результаты исследований. В большинстве случаев, как показывают сметные расчеты, восстановление существующих конструкций составляет 10...30 % от их стоимости, таким образом, восстановление конструкций экономически более выгодно, чем их замена или установка разгружающих элементов. Причем, при замене конструкций добавляются еще расходы, связанные со вскрытием и демонтажем поврежденных конструкций.
Однако восстановление каменных и бетонных конструкций с нарушенной сплошностью связано с трудностями в обеспечении монолитного и надежного соединения нового материала со старым. Проблема осложняется также и тем обстоятельством, что выбор общеизвестных материалов, которые можно эффективно использовать для восстановления монолитности бетона и камня, довольно ограничен. Наиболее часто применяются материалы на тех же видах вяжущих и заполнителях, что и подлежащая восстановлению конструкция [1; 2]. Для ре-монтно-восстановительных работ зданий и сооружений наиболее широко применяются порт-ландцементы и глиноземистые цементы. Одна-
ко некоторые разновидности портландцемента -шлакопортландцемент, пуццолановый и суль-фатостойкий портландцементы характеризуются низкой морозостойкостью, большой усадкой, низкой стойкостью к попеременному увлажнению и высыхания, а также медленным твердением при нормальной температуре.
Глиноземистый цемент значительно дороже портландцемента и используется при аварийных и срочных работах. На основе глиноземистого цемента выпускают основные виды расширяющихся цементов: гипсоглиноземистый и водонепроницаемый. Особенностью этих цементов являются короткие сроки схватывания, начало не ранее 4 мин, конец - не позднее 10 мин с момента затворения водой, а марочная прочность глиноземистого цемента достигается уже через трое суток. Своеобразным в твердении глиноземистого цемента является резко отрицательное влияние на прочность температур выше 25... 30 °С, а также падение прочности при смешивании глиноземистого цемента с известью или портландцементом. В связи с этим, глиноземистый цемент рекомендуется применять при ремонте конструкций, бетон которых изготовлен на глиноземистом цементе.
Быстротвердеющие (БТЦ) и сверхбыстрот-вердеющие (СБТЦ) портландцементы позволяют через 6 часов после затворения водой получать прочность до 10 МПа. Однако, вследствие высокой дисперсности и высокого содержания активных клинкерных материалов, эти цементы способны, адсорбируя влагу и двуокись углерода из воздуха, быстро терять даже в процессе кратковременного хранения исходные качественные характеристики.
Обобщая вышеизложенное, можно отметить, что используемые для восстановления момолитности каменных и бетонных конструкций материалы на минеральных вяжущих имеют ряд недостатков, основными из которых являются: невозможность получения равнопрочного соединения поврежденных материалов, сравнительно низкая механическая прочность и стойкость к агрессивным воздействиям, длительные сроки твердения, невозможность регулирования прочностных и деформативных параметров. Эти недостатки неорганических вяжущих потребовали поиска более эффективных материалов для восстановления монолитности камня и бетона.
Проводилось много исследований, направленных на улучшение характеристик цементных композиций, в частности, повышения сцепления со строительными материалами и уве-
личения прочности на растяжение. Для этих целей использовались различные органические и полимерные добавки. Однако, основным препятствием в применении таких растворов, является вымывание добавок при воздействии воды, а также набухание и усадка органической и полимерной составляющей при периодическом увлажнении и высушивании, что приводит к возникновению значительных внутренних напряжений, и тем самым является причиной невысокой долговечности таких модифицированных растворов, подверженных атмосферным и влажностным воздействиям.
Ряд исследований показали, что для ремонта и восстановления транспортных зданий и сооружений эффективно применять полимер-растворы [3; 4].
Полимеррастворы являются искусственными строительными конгломератами, полученными при совмещении синтетических связующих с минеральными наполнителями и заполнителями мелких фракций. Полимерное связующее образуется при совмещении низковязких синтетических смол, мономеров или олигомеров с тонкодисперсными минеральными наполнителями, отвердителями и всевозможными модифицирующими добавками. Полимерные связующие могут иметь самостоятельное применение в качестве клеев, мастик и замазок. Наполнителями связующих служат тонкодисперсные минеральные порошки с удельной поверхностью 1000.6000 см2/г. Заполнителями служат песок с крупностью зерен до 5 мм.
Полимеррастворы как высоко наполненные полимерные композиции могут быть получены практически на любых синтетическом связующем, наполнителе и заполнителе. Однако в силу различных причин, в том числе связанных со стоимостью и дефицитностью, а также тех требований по плотности, прочности, деформативности, химической стойкости и ряду других характеристик, которые предъявляют к полимеррастворам, определился сравнительно небольшой круг (12. 15 видов) полимерных связующих, наиболее распространенных при производстве полимерраство-ров как в СНГ так и за рубежом.
При изготовлении полимеррастворов в СНГ в основном используются термореактивные смолы типа эпоксидных, фурановых, фураново-эпоксидных, полиэфирных, фенолоформальде-гидных, карбамидных, ацетоноформальдегид-ных, значительно реже термопластичные типа инденкумароновых, мономеров винилового ряда и др. [3; 4].
Значительный интерес для ремонта и восстановления зданий и сооружений представляют эпоксидные (ЭД-16, ЭД-20 и др.), фурано-вые полимеррастворы на основе смол ФА, ФАМ и карбамидные смолы.
Существенно распространены полимеррас-творы на основе эпоксидных смол. Их применяют для защитных штукатурок бетонных поверхностей, покрытия полов и т. д. Адгезия раствора к бетону 3.6 МПа. Защитную штукатурку наносят по металлической сетке для обеспечения длительного сцепления с бетоном. Основным недостатком является их высокая стоимость и снижение долговечности при эксплуатации на открытом солнце.
Однако полимеррастворы в 10.30 раза дороже традиционных цементных растворов и для их применения нужно весомое технико-экономическое обоснование.
Проведенные предварительные иссследова-ния позволяют сделать вывод, что по целому ряду эксплуатационных свойств полимеррас-творам не уступают полимерцементные и це-ментно-полимерные растворы. Полимерце-ментные и цементно-полимерные растворы отличаются более высокими прочностными показателями в сравнении с традиционными цементными растворами и бетонами, повышенным сцеплением со всеми строительными материалами, имеют повышенную стойкость к истиранию и морозостойкость. [1; 3; 4]. Кроме того эти растворы не значительно дороже цементных, а технологически наносятся также и не требуют затрат на разработку новых способов ремонта и восстановления транспортных зданий и сооружений. Поэтому целесообразно провести детальные исследования связанные с разработкой модифицированных полимерце-
ментных и цементно-полимерных растворов для ремонта зданий и сооружений на железнодорожном транспорте.
Выводы. Проведенный анализ состояния зданий и сооружений на железнодорожном транспорте позволил выбрать основные пути решения проблем по их ремонту и восстановлению.
Проанализированы наиболее эффективные материалы для проведения ремонтных и восстановительных работ.
Из проведенного анализа и предварительных исследований для дальнейших исследований и разработки оптимальных составов для ремонта и восстановления гражданских зданий и сооружений, которые эксплуатируются на железнодорожном транспорте, были выбраны полимерцементные и цементно-полимерные растворы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Пшинько А. Н. Подводное бетонирование и ремонт искусственных сооружений: Монография. - Д.: Пороги, 2000. - 411 с.
2. Краснюк А. В., Заець Ю. Л., Лисняк В. П., Мо-мот В. О. Дослщження матерiалiв для ремонту бетонних та залiзобетонних транспортних спо-руд / Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение, вып. № 30. - Д.: ПГАСА, 2004. - С. 148-152.
3. Соломатов В. И., Бобрышев А. Н., Химмлер Н. Г. Полимерные композиционные материалы в строительстве. - М.: Стройиздат, 1988. - 312 с.
4. Патуроев В. В. Полимербетоны / НИИ бетона и железобетона. - М.: Стройиздат, 1987. - 286 с.
Поступила в редколлегию 23.11.2007.
