Усиление автодорожных железобетонных мостов композитными материалами

Выполнение диагностики необходимо для определения реальных геометрических параметров конструкции, фактических свойств её материалов и их распределение по сечению. Диагностика железобетонных мостов позволяет не только выявить степень их износа, но и определить причины этого явления.

При диагностике осматриваются конструкции, не имеющие повреждений, но требующие усиления в связи с увеличивающимися в результате реконструкции сооружений расчетными эксплуатационными нагрузками или из-за изменения схем работы конструктивных элементов зданий и сооружений.

При усилении конструкций композиционными материалами её диагностика и анализ напряженно-деформированного состояния играют ключевую роль при принятии решения об усилении. В ходе диагностики определяется характер повреждений конструкций, фактическая прочность бетона. Усилению подлежат железобетонные конструкции, поврежденные в ходе эксплуатации, (разрушение защитного слоя, коррозия арматуры и бетона, наличие трещин, сверхнормативных прогибов). Эти конструкции усиливаются с целью восстановления их эксплуатационных свойств и повышения долговечности. Обязательным условием усиления железобетонных пролетных строений мостов является фактическая прочность бетона на сжатие, которая должна быть не менее 15 МПа. Это ограничение не распространяется на усиление сжатых и внецентренно сжатых элементов горизонтальными обоймами, когда важна только механическая связь обоймы с конструкцией.

При проектировании усиления железобетонных конструкций с использованием фибро-армированного пластика (ФАП) для внешнего армирования используется метод расчёта по предельным состояниям.

Система усиления на основе ФАП предназначена на восприятие растягивающих усилий с учётом совместимости деформаций внешней арматуры и бетона конструкций.

Усилия в сжатой зоне в предельном состоянии изгибаемого элемента воспринимаются бетоном и сжатой стержневой арматурой, а в растянутой — стержневой арматурой и внешней композитной арматурой.

В предельном состоянии в конструкциях, сжимаемых с малым эксцентриситетом, поперечное расширение воспринимается оболочкой из ФАП.

Основные расчётные предпосылки основываются на том, что несущая способность неусиленной конструкции должна быть достаточной для восприятия постоянной и ограниченной временной нагрузки в случае повреждения системы усиления вследствие пожара, землетрясения, вандализма или других причин.

При усилении железобетонных строений фиброармированными пластиками выполняются следующие работы: грунтовка бетонных поверхностей, нанесение шпаклёвочных составов, нанесение адгезивов — составов для пропитки и наклейки тканей и ламинатов на поверхность конструкции, оклейка поверхностей одно- или двунаправленными тканями или ламинатами.

После очистки поверхность бетона обрабатывается грунтовочным составом для упрочнения основания и улучшения сцепления адгезива с бетонной поверхностью.

При разрушении защитного слоя и оголения рабочей арматуры необходимо очистить обнаженную арматуру от продуктов коррозии, обработать её преобразователями ржавчины и после этого восстановить защитный слой специальными ремонтными составами.

В качестве адгезивов применяются эпоксидные, полиэфирные или винил-эфирные смолы. Эти смолы должны обеспечивать достаточное сцепление (адгезию) с бетоном и с используемыми для усиления тканями или ламина-тами.

С помощью композиционных материалов можно добиться восстановления конструкции, а также увеличения срока службы моста, его прочности и долговечности. Получение таких результатов возможно благодаря особым свойствам полимербетонных материалов: низкая влагопроницаемость, устойчивость к воздействию многих химических агентов.

Преимущества технологии использования углеволоконных материалов для усиления конструкций:

—                заменяет традиционную методику усиления конструкций;

—                позволяет увеличить эксплуатационные нагрузки в 1,5 раза на бетонных конструкциях;

—                увеличивает долговечность восстанавливающих конструкций до 50 лет;

—                снижает стоимость ремонтных работ по сравнению с традиционными решениями.

Практика подтвердила: в результате усиления железобетонных конструкций материалами из углеродных волокон с высоким модулем упругости снижаются напряжения в арматурной стали и уменьшается ширина раскрытия трещин.

Конструкции, усиленные с применением композиционных материалов проявляют высокую устойчивость к динамическим, в частности, тектоническим нагрузкам. Есть возможность наклеивания холстов в три слоя, при этом образуется привлекательного вида тонкий слой с возможностью нанесения цветного защитного слоя.

Подводя итоги, можно подчеркнуть экономическую эффективность ремонта искусственных сооружений с применением композиционных материалов, что позволит при меньших расходах, по сравнению с реконструкцией, обеспечить восстановление работоспособности искусственных сооружений, а также обеспечить пропуск современных нагрузок.