Гидрозащита мостовых конструкций и водопропускных труб Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

-------ЖИЛИЩНОЕ

СТРОИТЕЛЬСТВО

УДК 656.627.2

О.А. ЛУКИНСКИЙ, профессор, научный руководитель проблемы «Гидрозащита», Государственная академия профессиональной подготовки и повышения квалификации специалистов инвестиционной сферы (Москва)

Гидрозащита мостовых конструкций и водопропускных труб

Проанализированы пути повышения надежности в эксплуатации гидрозащиты и гидроизоляции конструкций, водопроводных труб и мостовых конструкций. Приведен перечень прогрессивных, материалов обеспечивающий сохранение целостности гидроизоляции а также подробно - технология и схемы выполнения гидроизоляции и гидрозащитцы мостовых конструкций.

Ключевые слова: антикоррозионная защита, самоклеящаяся лента, долговечность гидроизоляции, мостовые конструкции, крепление откосов, армогерметик.

Одними из самых сложных и разнообразных сооружений являются мосты, а надежная их эксплуатация напрямую зависит от качества гидроизоляции и герметизации деформационных швов и сопряжений отдельных элементов (конструкций). Нарушение гидрозащиты приводит к коррозии бетона, арматуры и закладных элементов мостов, причем процесс этот носит необратимый и интенсифицирующийся во времени характер. При появлении дефекта в гидрозащите бетон впитывает влагу, зачастую агрессивную по отношению и к бетону, и к арматуре. Объем прокорродиро-вавшего материала (ржавчины) значительно превосходит начальный (проектный) объем арматуры. В результате напряжения возникают и нарастают изнутри, что приводит к трещинообразованию и усугублению процесса разрушения мостовых конструкций.

Парадоксален факт: мостостроение с конструктивной точки зрения развивается гораздо интенсивнее, например, жилищного строительства, но защиту этих прогрессивных конструкций (вантовые, надвижные и преднапряженные пролеты, арки и др.) выполняют из устаревших для этого битуминозных материалов, долговечность которых несравнимо ниже, чем конструкции, которые ими защищены. Стоимость гидро- и антикоррозионной защиты составляет менее полупроцента от общей стоимости моста.

Частые ремонты мостов вызваны именно низкой надежностью защитных материалов.

Существующие и действующие нормативные документы (СНиП 2.05.03-84; ВСН 32-81) в части гидрозащиты устарели и не обеспечивают требуемой на сегодня надежности.

Натурные исследования, проведенные, например, ООО «НПП СК МОСТ», показали, что мостовые сооружения периода строительства 60-85 гг. прошлого века имели массовые дефекты - протечки через плиты проезжей части и большинство этих объектов периодически и неоднократно подвергалось ремонту. По данным МАДИ, средний срок службы железобетонных пролетных строений за период до 1985 г. не превышал 33 лет. Технические решения дорожной одежды по ВСН 32-81 имеют погрешности в части гидрозащиты, что в том числе обусловливает недолговечность мостов.

В последнее десятилетие ФГУП СОЮЗДОРНИИ внесло ряд полезных изменений в нормативы. Например, защитные покрытия из цементно-песчаного раствора заменены плотным мелкозернистым бетоном класса В25 (ГОСТ 26633-91) с маркой по водонепроницаемости W6 (ГОСТ 12730.5-84) и маркой по морозостойкости F300. Сетку рабица заменили сварной сеткой с ячейками 100X100 мм из арматурной стали Вр1 диаметром 5 мм. Пришло время отказаться для этих целей и от битуминозных материалов типа гидростекло-изола. При реконструкции Автозаводского моста через реку Москву в 1995 г. было обнаружено, что гидростеклоизол полностью разрушен. Пришлось покупать американский материал фирмы Грейс, который представляет собой рулонный самоклеящийся гидроизоляционный материал Битутен и са-

раскроенного самоклеящегося материала; б — с использованием резинового манжета; 1 — выравнивающий слой; 2 — грунтовка Абрис® Рп; 3 - Абрис® С-ЛБ; 4 - Абрис® С-ЛТбаз; 5 - зона очистки; 6 — двухслойная армированная эластомерная мастика; 7 — обмазанный мастикой прижимной стакан

щи

л

Рис. 2. Узел сопряжения с водоотводной трубкой в стесненном месте пролетного строения: 1 — трубка; 2 — раструб; 3 — крышка; 4 — прижимной стакан; 5 — гидроизоляция в два слоя, армированная базальтовой тканью; 6 — защитный слой из цементно-песчаного раствора, армированного стальной сеткой

моклеящийся защитный слой Битушилд. В процессе эксплуатации они оказались соответствующими высоким требованиям к гидроизоляции. У той же фирмы был закуплен материал систем Сервидек, Сервипак, включающий холодную гидроизоляционную резиноподобную мастику. Сервидек и защитные плиты Сервипак - зарекомендовали себя превосходно, однако стоимость материалов достигает 23 у. е./м2.

Эти эффективные решения наводят на разумную мысль о том, что отечественные самоклеящиеся материалы и мастики, например системы Абрис, полезно исследовать и экспериментировать с ними в натурных условиях для установления рациональной области их применения и, возможно, необходимой доработки составов и размеров лент.

Для разработки вариантов гидроизоляции и герметизации деформационных швов в пролетных строениях мостов были проанализированы существующие нормативы и публикации, а также работы ОАО «Союздорпроект», ОАО «Трансмост», ЗАО «Мостинжстрой», ООО «Институт «Мо-риссот», ЗАО «Автомост-Инжсервис», ОАО «Институт Гип-ростроймост», ООО «НПП СК МОСТ», ФГУП «СОЮЗ-ДОРНИИ», лаборатории фирмы ЭТЛ, ВНИИ им. Веденеева, ООО «Дефшов», ЗАО «ДЕЛАН», АНТЦ «Алит», ООО ТБ «РеАл», корпорации «Трансстрой» и ЦНИИС.

Анализируя эти разработки, приходится отмечать их несовершенство. Улучшенные материалы типа Мостопласта и Инопласта наклеивают оплавлением горелками открытого пламени, что не только экологически вредно и пожароопасно, но и требует исключительно высокой квалификации гидроизолировщиков. Открытое пламя, воздействуя на битуминозную поверхность рулона, вызывает частичную деструкцию материала, так как давно доказано, что максимальная дозволенная температура битуминозных материалов не должна превышать 300оС.

мационного шва проезжей части автодорожных и городских мостов: 1 — железобетонное пролетное строение; 2 — зона очистки с последующей грунтовкой; 3 — пазы для заводки кромок компенсатора; 4 — компенсатор Абрис® С-ЛТбаз толщиной около 3 мм, шириной 400 мм; 5 — пористые прокладки типа Вилатерм, по крытые праймером Абрис® Рп; 6 — второй слой компенсатора Абрис® С-ЛТбаз шириной около 360мм, сопряженный со сплошной гидроизоляцией из того же материала; 7 — заполнение полости мастикой Абрис® Рс заподлицо с гидроизоляцией; 8 — полиэтиленовая пленка толщиной 300мкм; 9 — съемный вкладыш — формирователь защитного слоя и покрытия; 10 — защитный слой из армированного стальной сеткой цементно-песчаного раствора М200; 11, 12 — два слоя асфальтобетона; 13 — полость от изъятого формирователя, заполненная мастикой Абрис® Рс; 14 — стальной защитный лист толщиной 5мм, шириной 250мм, закрепленный (пристреленный) с одной стороны

Не случайно в последние годы битуминозные рулоны типа Филизола и Мостопласта выпускают повышенной толщины с таким расчетом, чтобы нижний слой толщиной 2,5 мм подлежал оплавлению. Известно, что чем толще изоляционный материал, тем ниже его деформативные свойства, которые и являются основными для решения данной задачи с точки зрения как технологии, так и долговечности. Долговечность гидроизоляции во многом определяется сохранением эластических свойств. Кроме того, материалом повышенной толщины сложно, а порой и невозможно выполнять герметизацию водоотводных труб, особенно в холодное время года, когда у битуминозных материалов резко снижается эластичность.

В 70-е гг. прошлого века Киевским заводом мостовых конструкций совместно с ЦНИИС были проведены исследования и натурные внедрения тиоколовой гидроизоляции для мостов в северных климатических зонах. Анализ этой работы, проведенной ООО «НПП СК МОСТ», выявил отрицательный результат, и это несмотря на то что тиоколовое покрытие высокоэластичное и долговечное. Можно предполагать с достаточной долей уверенности, что были нарушены технологические правила и тиоколовые мастики наносили на непросушенный бетон (при влажности бетона выше 8% резко снижается адгезия тиоколов) - это и привело к отслоению гидроизоляции. Дальнейшие исследования эластомеров были прекращены еще и потому, что они многократно дороже битуминозных материалов.

Существующие технические требования к мостовым гидроизоляционным материалам предусматривают высокие показатели когезионной прочности. Такое впечатление, что гидроизоляция на пролете моста подвергается значительным растягивающим усилиям. На самом деле таких усилий не существует и гидроизоляция должна сохранять

щи

I

Г-м. # -« Их.

/Г ШН

ТГТТТТ^ТГГГ1

1 \ 2

Рис. 4. Конструктивные решения гидроизоляции и герметизации швов водопропускных труб под автомобильными дорогами: 1 — бетонная подушка; 2 — бетонный фундамент; 3 — железобетонная труба; 4 — грунтовка Абрис® Рп; 5 — гидроизоляция из одного или двух слоев Абрис® С-ЛТбаз или мастики Абрис® Рс (Ру), армированной базальтовой или стеклянной тканью; 6 — пакля, пропитанная Абрис® Рп

эластичность и адгезию к бетону, а также водонепроницаемость при весьма незначительном давлении воды.

Прочность битуминозных рулонов определяется не гидроизоляционным слоем, а армирующей основой, т. е. эти рулоны прочны по определению.

Рекомендуемые самоклеящиеся рулонные материалы также армированы высокопрочными базальтовыми тканями, но при этом нетвердеющий слой обеспечивает не только стабильность адгезии, но и залечивает микротрещины в железобетонном пролетном строении, которые неизбежно появляются в процессе эксплуатации при резком изменении нагрузки и колебаний температуры.

Все это говорит в защиту технологически простых в применении самоклеящихся материалов.

Гидроизоляция должна обеспечивать:

- водонепроницаемость по всей изолируемой поверхности;

- водо-, био- и химическую стойкость;

- тепло-, морозостойкость и эластичность во времени и в расчетном интервале температуры;

- эксплуатационную надежность при длительных воздействиях воды, балласта, деформаций бетона и возникающих нагрузках, а для труб - давления грунта насыпи;

- сохранность сплошности при образовании на изолируемой поверхности трещин с раскрытием, допускаемым нормами проектирования;

- отсутствие компонентов, оказывающих коррозионное воздействие на бетон и металл.

Как и в любых сооружениях, надежность гидрозащиты обусловлена не только качеством материалов, но и добро-

Рис. 5. Закатывание пористой прокладки наборным роликом

качественной герметизацией деформационных швов и узлов сопряжения элементов (конструкций) моста.

На рис. 1 представлено конструктивно-технологическое решение гидроизоляции в сопряжениях с водоотводными и строповочными трубками, причем эти сопряжения необходимо выполнять с опережением устройства основной гидроизоляции пролетного строения.

На рис. 2 показана гидроизоляция водоотводной трубки в стесненных по доступности местах. Рекомендуется гидроизоляцию выполнять из двух слоев: первый - Абрис®С-ЛБ, второй - Абрис®С-ЛТбаз. В этом случае первый слой гидрозащиты самозалечивающийся, а второй - повышенной прочности за счет армирования базальтовой тканью.

Использование базальтовых тканей эффективно не только ввиду их стойкости к агрессивной влаге, но и за счет повышенной адгезии к мастикам.

Герметизация деформационных швов должна обеспечивать:

- водонепроницаемость при деформации стыкуемых пролетных строений и воздействии воды;

- био- и химстойкость;

- сохранять эластичность компенсатора при изменении температуры и деформации стыкуемых пролетов.

Желательно так запроектировать деформационный шов, чтобы напряжения в компенсаторе равнялись нулю. Тогда долговечная водонепроницаемость деформационного шва будет соизмерима с долговечностью железобетонной конструкции моста (рис. 3).

В течение 60-70-х гг. прошлого века автором были проведены натурные обследования водопропускных труб под дорогами. Отмечено, что битумная гидроизоляция без защитных покрытий (бетон, асфальтобетон) разрушалась в течение 3-5 лет, полностью теряя гидрозащитные свойства. Основной причиной разрушения такой гидроизоляции являются биопоражения. Микроорганизмы питаются органикой, т. е. битум для них питательная среда. Защищенная армированной стяжкой или мелкозернистым бетоном битумная изоляция сохраняется значительно дольше, но не более 15-16 лет, особенно в тех местах, где неизбежно появляются трещины в защитных покрытиях.

Гидроизоляцию звеньев водопропускных труб и лотков выполняют либо в заводских условиях, либо непосредственно на стройплощадке.

5

щи

л

60

40

ЛЧЧ^ЧЧ'

Рис. 6. Технологическая схема устройства монолитной облицовки повышенной надежности с использованием ленты Абрис® С-ЛТбаз: 1 — шаблон-вкладыш; 2 — две ленты, соединенные липкими сторонами; 3 — послойное бетонирование; 4 — пористая прокладка; 5 — мастика Абрис® Рс

Для гидроизоляции труб и лотков рекомендуют мастики серии Абрис® Рс (Ру) или битумно-каучуковые мастики типа БСКМ в сочетании с армирующей основой из базальтовых или стеклянных тканей на прямых замасливателях.

Защитные мероприятия трубопроводов следует начинать с герметизации конструктивных швов в следующей последовательности (рис. 4.):

- кистью или распылителем обработать очищенные полости будущих швов праймером Абрис® Рп или разжиженной БСКМ из расчета не более 600 г/м2 поверхности; слой должен быть минимальным по толщине;

- в полость закатать пористую прокладку диаметром 20 мм (Гернит, Вилатерм) или паклю, пропитанную грунтовкой;

- верхнюю полость на глубину около 10 мм заполнить мастикой Абрис® Рс (Ру) или БСКМ, используя ручной или электрический герметизатор.

Наружную гидроизоляцию труб также начинают с очистки и праймирования, выполняемого распылителями (рационально применять безвоздушные распылители типа Грако).

Затем через 3-15 ч наносят слой мастики Абрис® Рс (Ру) или БСКМ, армируя его нетканым материалом поверх-

ностной плотностью 75-90 г/м2 или стеклосеткой типа СС-5, ЭТС-5, НПСС-Т-Г.

Гидроизоляцию либо защищают мелкозернистым бетоном, либо засыпают песком или грунтом.

Если ожидаются смещения секций труб в процессе эксплуатации (осадка или просадка грунта), то деформационные швы оклеивают Абрис® С-ЛТбаз с компенсационным провисом.

Очевидно, что синтетические полимеры (эластомеры, битумно-каучуковые мастики, ленты и рулоны с добавлением антисептиков и противостарителей) не только сохраняют свои гидрозащитные свойства дольше битума, но и надежно противостоят неизбежным в процессе эксплуатации труб напряжениям, вызванным температурными изменениями и деформациями грунта основания.

Качество материалов во многом определяет надежность гидроизоляции, поэтому необходимо отметить, что одни предприятия стабильно делают доброкачественную продукцию, например Завод герметизирующих материалов. Продукция завода строительных материалов г. Подольска для гидроизоляции мостов неприменима. Поэтому при строительстве ответственных сооружений, к коим в первую очередь относятся мосты, полезно проверять материалы, отбирая образцы из каждой партии.

Эксплуатационная надежность автомобильно-дорожных мостов связана и с качеством обустройств в зоне мостовых опор, поэтому необходимо укреплять грунтовые откосы и эффективно отводить поверхностные воды.

Одним из распространенных вариантов крепления грунтовых откосов является бетонирование, выполняемое в следующей последовательности технологических операций:

- в зависимости от устойчивости частиц грунта на откосе выровненную грунтовую поверхность дополнительно уплотняют вибротрамбованием, втапливая гравий (щебень, отходы бетона - отсев и т. п.);

- по маякам укладывают арматурную сетку-катанку (диаметром стержней около 4-6 мм);

- используя переносной лоток, в который разгружают бетон из миксера или самосвала, распределяют бетонную смесь от дна к верху откосов, уплотняя ее виброрейкой;

- по осям будущих деформационных швов шириной около 20 мм* устанавливают рейки трапециевидного сечения по высоте на 1,5- 2 см больше, чем толщина будущей бетонной облицовки (обычно толщина облицовки 80-120 мм);

- в зоне будущих деформационных швов дополнительно тщательно заглаживают смежные поверхности бетонных карт и извлекают рейки;

- после набора бетоном не менее 40% (серый цвет) прочности приступают к герметизации полостей - стыковых соединений бетонных карт (в сухую и жаркую погоду необходим уход за свежеуложенным бетоном, для чего используют либо полиэтиленовую пленку толщиной 50 мкм, либо защитные эмульсии);

- в полость закатывают пористую прокладку (Пороизол, Гернит, Вилатерм), диаметр которой в два раза превышает расчетную ширину шва (при стандартной ширине стыка 20 мм диаметр прокладки составляет 40 мм), и грунтуют праймером Абрис® Рп (рис. 5);

- верхнюю полость будущего деформационного шва на глубину около 20 мм заполняют мастикой Абрис® Рс, используя пневмо- или электрошприцы.

3

5

3

щи

I

С целью выполнения облицовки повышенной надежности рекомендуется разработанный автором и успешно опробованный в гидротехническом строительстве способ герметизации шва закладного типа, выполняемый в следующей последовательности (рис. 6)**:

- по осям запроектированных деформационных швов устанавливают металлические шаблоны-вкладыши трапециевидной формы, обернутые армированной сдвоенной лентой Абрис® С-Лтбаз (две ленты, соединенные липкими сторонами);

- послойно выполняют бетонирование с уплотнением каждой половины проектной толщины, после чего сдвоенную ленту отворачивают и прижимают к бетону;

- укладывают бетонную смесь с уплотнением на всю проектную толщину заподлицо с верхней плоскостью опалубки;

- ухаживают за свежеуложенным бетоном (полиэтиленовая пленка или этинолевый лак, или фурановый лак ФЛ-1, или Лукар-ОП);

- через 3-8 ч извлекают вкладыши и в полость шва закатывают роликом пористую прокладку (Гернит, Вилатерм, ПРП и т. п.);

- верхнюю полость заполняют мастикой Абрис® Рс.

Герметичность облицовок напрямую зависит от качества материалов, поэтому целесообразно использовать эффективные самоклеящиеся материалы и битумно-каучуко-

вые мастики с добавками антисептиков и противостарите-лей, так как они сохраняют свои гидрозащитные свойства в течение времени, соизмеримого со сроком службы бетонной облицовки.

Список литературы

1. СНиП 2.05.03-84 Мосты и трубы. Нормы проектирования.

2. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги.

3. СНиП 3.06.04-91. Мосты и трубы. АПП ЦИТП Госстроя СССР. М., 1992.

4. Лукинский О.А. О совершенствовании гидроизоляции автомобильно-дорожных мостов и труб // Строительство и архитектура Узбекистана. 1975. № 3. С. 16-17.

5. Серенко Н.Л. Гидрозащита проезжей части автодорожных мостов // Юбилейный сб. МИИТ. М., 1997.

6. Лукинский О.А. Стеклянные, базальтовые и синтетические ткани и нетканые материалы для ремонто-строи-тельного производства: ГОУ ДПО ГАСИС. М., 2006.

7. МГСН 5.02.99. Проектирование городских мостовых сооружений: ООО «Центр Трасстройиздат». М., 2000. 34 с.

8. Минтрансстрой и МПС СССР. Инструкция по устройству гидроизоляции конструкций мостов и труб на железных, автомобильных и городских дорогах: ВСН 32-81. М., 1982.

* Ширина швов определяется проектной организацией с учетом размеров карт бетонирования, деформативности основания и перепада температуры.

** Научно-техническим советом Минводхоза СССР утвержден «Проект технических указаний по проектированию и герметизации деформационных швов монолитных облицовок каналов», который впервые был внедрен на Рыбницкой оросительной системе в 1970 г. В качестве основного герметика использовали полосы стеклоткани Т-12-41, пропитанные тиоколовой мастикой.

СШЕШШАШ2ШАЯ ЛИй'РАййРА

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТНЫЕ СМЕТНЫЕ

НОРМЫ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ И ЗАТРАТ ТРУДА НА ОТДЕЛКУ ПОМЕЩЕНИИ КОМПЛЕКТНЫМИ СИСТЕМАМИ КНА.УФ

ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ НА ОТДЕЛОЧНЫЕ РАБОТЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМПЛЕКТНЫХ СИСТЕМ КНАУФ

«Типовые технологические карты на отделочные работы с применением комплектных систем КНАУФ». Том 1, 2, 3.

Разработаны ОАО «Тулаоргтехстрой», ООО «Кнауф Сервис», ООО «Кнауф Гипс Маркетинг».

Издание включает разделы:

- «Индивидуальные элементные сметные нормы расхода материалов и затрат труда на устройство перегородок, облицовок стен и подвесных потолков с использованием гипсокартонных и гипсоволокнистых листов»;

- «Индивидуальные элементные сметные нормы расхода материалов и затрат труда на штукатурные работы гипсовыми смесями Кнауф»;

- «Индивидуальные элементные сметные нормы расхода материалов и затрат труда на устройство сборных оснований под покрытия пола Кнауф ОП 13».

Технологические карты содержат ведомость потребности в материалах и изделиях и калькуляцию трудовых затрат, полный перечень необходимого инвентаря, приспособлений и инструмента, позволяющих повысить производительность труда и качество выполняемых работ.

Формат 200x290 мм, 550 полос. Цена 1000 р. без почтовых расходов.

Альбом «Малоэтажные дома. Примеры проектных решений»

Авторы — академик РААСН Л.В. Хихлуха, кандидат архитектуры Н.М. Согомонян, архитекторы Ю.В. Лопаткин, И.Л. Хихлуха

Предназначен для архитекторов, специалистов, занятых вопросами жилищного строительства, для органов исполнительной власти в области архитектуры и строительства, а также для частных застройщиков; может быть использован как методическое пособие для студентов вузов.

В альбоме использованы проекты, разработанные академиками и членами-корреспондентами РААСН, ЦНИИЭП гражданстрой, архитектурными бюро и творческими мастерскими. В него также вошли проекты участников архитектурных конкурсов «Мансарда в малоэтажном строительстве» (ЗАО «Велюкс»), «Коттедж Катепал» и др.

Разделы альбома: Односемейные жилые дома. Многосемейные жилые дома. Эстетические качества жилища. Градостроительные группы.

Формат 300x290 мм, 96 полос. Цена 1000 р. без почтовых расходов.

По вопросам приобретения обращайтесь в издательство по тел. (495) 976-22-08, 976-20-36 или по электронной почте mail@rifsm.ru, gs-mag@rifsm.ru.