+7 (495) 223-23-85

Контактная форма
Заполните пожалуйста все необходимые поля
  • Пн.-Пт. с 9.30 до 18.00
  • Москва, ул. Севанская, д. 5, корп. 1

инж. Чернявский В.Л.

Причальные сооружения являются одним из определяющих звеньев в системе морского транспорта и исключение их, хотя бы временное, из эксплуатации связано со значительными материальными и социальными потерями. Поэтому столь важной является проблема устойчивой и безотказной эксплуатации этих объектов.

Вытекающая из этого положения необходимость ремонта, усиления и модернизации причальных сооружений является в последние годы проблемой не менее важной, чем строительство новых объектов. Можно выделить несколько причин сложившегося положения:

  • недостаточная грузоподъемность и функциональная устарелость многих объектов, построенных в 50-60 годах;
  • неудовлетворительное техническое состояние сооружений, эксплуатируемых в течении нескольких десятилетий;
  • недостаточные капиталовложения на текущее содержание и ремонты эксплуатируемых объектов.

Усиление причальных сооружений может быть осуществлено путем различных технических решений:

  • увеличения поперечного сечения несущих элементов путем дополнительного армирования и последующего обетонирования;
  • установки дополнительных укрепляющих элементов (например, дополнительных несущих балок);
  • обжатия конструкций с помощью предварительно напряженных элементов;
  • внешнего армирования путем крепления к нижнему растянутому поясу дополнительных арматурных элементов.

Наиболее перспективным представляется последнее направление - внешнего армирования.

При этом арматура выносится на наружную (наиболее удаленную от нейтральной оси) грань растянутой зоны, увеличивая тем самым плечо приложения составляющей усилий в рабочей арматуре, и способствуя эффективному использованию сечения конструкции.

Традиционные способы усиления конструкций с использованием стальной арматуры достаточно дорогостоящи, трудоемки и в ряде случаев не обеспечивают выполнение работ без выключения сооружения из эксплуатации, что особенно существенно для объектов транспортной сферы. В то же время за рубежом для этих целей успешно применяют композитные материалы на основе специальных стекло- и углеродных волокон, обладающих высокими прочностными свойствами.

Наклейка их осуществляется на отремонтированную поверхность конструкций специальными эпоксидными составами, обеспечивающими надежное сцепление с бетоном.

Использование таких инженерных решений сдерживается в России отсутствием отечественного опыта и соответствующего качества композитов и эпоксидных составов, разработанных специально для строительных конструкций.

Эффективность усиления железобетонных строительных конструкций с использованием технологии наклейки композитных лент и полос со стекло- или углеродными волокнами очень высока. В зависимости от вида этих лент и количества слоев несущая способность конструкций может быть существенно увеличена. Наряду с высокими прочностными свойствами, композитные системы характеризуются исключительной коррозионной стойкостью в различных средах и чрезвычайно высокой усталостной прочностью, что делает их применение весьма привлекательным для усиления ответственных сооружений, в том числе причальных. Мировой опыт свидетельствует, что именно в этой области рост использования композитов происходит особенно стремительно.

Проведенные предварительные технико-экономические расчеты показали, что стоимость усиления строительных конструкций наклейкой композитных материалов в ряде случаев оказывается несколько выше, чем по традиционным конструктивно­-технологическим решениям. Это определяется, в основном, высокой стоимостью импортных компонентов системы - собственно композитов и специальных эпоксидных клеев. В то же время тенденция роста цен на отечественные строительные материалы, а также перспективы освоения выпуска специальных эпоксидных клеев для строительных конструкций отечественной промышленностью должны в обозримом будущем изменить ситуацию. Учитывая высокие стоимости импортных композиционных материалов (300 $/м2 и выше) представляется актуальным использование накопленного в отечественной авиационной технологии опыта применения композиционных материалов для нужд строительного комплекса.

Примером использования композиционных материалов для ремонта причальных сооружений может служить выполненное фирмами «ИнтерАква» и «Порткомплекс» усиление бортовой балки причала №9 Новороссийского морского порта.

Бортовая балка (Рис.1) представляет собой 12-ти метровую предварительно напряженную конструкцию. В качестве напрягаемой арматуры использованы 6 пучков из высокопрочной проволоки диаметром 5 мм класса В11. В каждом пучке по 24 проволоки. Поперечная конструктивная арматура выполнена из стержней 014 мм AII. Продольная - из стержней 010 мм AII.

  Рис. 1. Бортовая балка температурной вставки

 

При обследовании было установлено, что на поверхности балки имеют место многочисленные отслоения бетона на глубину до 8 см с оголением продольной и поперечной конструктивной арматуры (Рис2.) Потеря сечения конструктивной арматуры в результате коррозии по экспертной оценке составила до 40%, повреждений предварительно напряженной арматуры не установлено.

Рис. 2. Бортовая балка до ремонта

 

Для компенсации потерь конструктивной арматуры было решено осуществить наклейку углеродных лент ЛУ-300-2 отечественного производства.

Наклейке лент предшествовали работы по ремонту и восстановлению сечения балки, включающие выполнение следующих операций:

  • очистку поверхности бетона, удаление участков с нарушенной структурой;
  • очистку от ржавчины обнаженной арматуры и обработку ее преобразователем ржавчины;
  • обработку поверхности бетона ингибитором коррозии;
  • ремонт поверхности бетона с использованием специальных высокопрочных быстротвердеющих составов (заделка выколов, каверн, выравнивание поверхности).

Как видно, подготовка конструкции к ремонту и последующему усилению включает мероприятия по блокированию процессов коррозии арматуры, которые, как правило, развиваются при первых признаках деструкции. В противном случае, образующиеся продукты коррозии будут отрывать защитный слой из ремонтных материалов, что сведет на нет работы по наклейке композитов.

Прочность основания, на которую производится наклейка углеродных лент должна составлять не менее 1.5 МПа. Это должно учитываться при выборе материалов и технологии ремонта деструктивной поверхности, обеспечивающих высокую адгезию к «подложке». Ремонтный слой должен быть надежным основанием для наклейки усиливающих накладок и работать с ними совместно.

Наклейка углеродных лент производилась специальными эпоксидными составами. Перед наклейкой поверхность бетона покрывалась праймерным составом с расходом 0.8 кг/м2. Затем осуществлялся раскрой лент по размерам, пропитка их адгезивным составом (с расходом 0.4^0.5 кг/м2) и наклейка путем прижатия к поверхности бетона с последующей прикаткой через полиэтеленовую пленку.

Согласно выполненным расчетам для компенсации потерь конструктивной арматуры необходима наклейка в продольном и поперечном направлениях полос шириной 150мм с шагом 150^200 мм из 4-х слоев углеродной ленты.

Рис. 3. Схема наклейки углеродных лент

 

Поскольку углеродные ленты ЛУ-300-2 имеют ширину 300мм, при наклейке они складывались вдвое. На I-м этапе осуществлялась наклейка 2-х слоев продольных полос, на II-м этапе - 2-х слоев поперечных полос. На III-м и IY-м этапах операции повторялись. Температура внешней среды в процессе наклейки составляла 20^22°С, при этом полимеризация эпоксидов завершалась в течение суток и наклейка 2-х последующих слоев осуществлялась на следующий день. После завершения наклейки поверхность лент покрывалась защитным эпоксидным составом с присыпкой по свежему покрытию мелким кварцевым песком. На рис. 4 представлена бортовая балка в процессе наклейки углеродных лент.

 

 Рис. 4. Бортовая балка в процессе наклейки углеродных лент

 

После ремонта и усиления бортовая балка была установлена в конструкцию причала. Эксплуатация в течение нескольких месяцев свидетельствует об удовлетворительном качестве ремонта - разрушений ремонтного слоя и отслоений углепластиковой наклейки не наблюдается.

В целом использование композиционных материалов может положить начало новому направлению в осуществлении работ по реконструкции причальных сооружений, обеспечивающему существенное сокращение трудоемкости, стоимости и сроков выполнения работ.

Количество углеродных лент м (п.м)

Лента продольная: 7слоев х 2этапа, Ь=11.1м: 14 х 11.1 х 0.15 = 155.4 х 0.15 = 23.31м2

Лента поперечная: 2слоя (2этапа) х 24 полосы, Ь=0.8м: 48 х 0.8 х 0.15 = 38.4 х 0.15 = 5.76м2

Лента поперечная: 2слоя (2этапа) х 24 полосы, Ь=1.1м: 48 х 1.1 х 0.15 = 52.8 х 0.15 = 7.92м2

Лента поперечная: 2слоя (2этапа) х 24 полосы, Ь=0.8м : 48 х 1.0 х 0.15 = 48.0 х 0.15 = 7.2м2

ИТОГО: 155.4 + 38.4 + 52.8 + 48 =294.6 п.м х 0.15 = 44.19м2

48 х 0.8 х 0.15 = 38.4 х 0.15 = 5.76м2