книги из ГПНТБ / Серегин И.Н. Инъектирование каналов с напряженной арматурой

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СОЮЗДОРНИИ

И. Н. СЕРЕГИН, В. И. АНУФРИЕВ, Ф. М. ИВАНОВ

ИНЪЕКТИРОВАНИЕ

КАНАЛОВ

СНАПРЯЖЕННОЙ

АРМАТУРОЙ

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МИНИСТЕРСТВА АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА И ШОССЕЙНЫХ ДОРОГ РСФСР

Москва 1960

ВВЕДЕНИЕ

Основную предварительно напряженную арматуру пролетных строений автодорожных мостов обычно делают в виде мощных про­ волочных пучков (типа Коровкина или Фрейсине), расположенных в бетонных каналах или в каналах с металлической оболочкой и на­ тягиваемых после затвердения бетона. Защита проволок пучков от

коррозии и обеспечение ее связи с бетоном конструкции после на­

тяжения достигается путем инъектирования, т. е. нагнетанием в ка­ налы под давлением специального цементного раствора.

В первый период внедрения конструкций из предварительно на­ пряженного железобетона к инъекционному раствору предъявля­ лось только одно требование — иметь после затвердения прочность не менее прочности бетона конструкции. Способы и оборудование для приготовления и нагнетания раствора в каналы вообще не рег­ ламентировались.

Инъектирование жидкого цементного раствора с водоцемент­ ным отношением от 2,0 до 0,5 обычно осуществлялось по так назы­ ваемой ступенчатой технологии, т. е. в каналы последовательно на­

гнетались растворы 2—3 составов различной текучести: сначала наиболее жидкий, затем после перерыва в 10—15 мин. более густой раствор, который вытеснял при своем движении воду, отделившую­

ся от ранее введенного раствора. Излишек воды из инъекционного раствора отжимался под давлением в 5—6 ати (опрессовка).

По этой технологии инъекционные растворы приготовляли, как правило, вручную, а для нагнетания применяли различные насосы

из имевшихся'на строительстве, в том числе и механические насо­ сы большой производительности.

Накопленный в течение нескольких лет опыт работы показал, что такая технология очень сложна и не гарантирует надлежащего качества инъектирования. Контролировать процесс обезвоживания раствора при опрессовке невозможно. При вскрытии пучков было

обнаружено, что в большинстве случаев опрессовка не достигает цели. В каналах с металлической оболочкой остается жидкий раствор, имеющий большое количество свободной воды, которая сохраняется в течение длительного времени. С наступлением холо­ дов эта вода замерзает и, увеличиваясь в объеме, разрывает окру­ жающий бетон. Образовавшиеся трещины и каверны обнажают проволоки пучка, открывают доступ агрессивным компонентам

3

СВОЙСТВА ИНЪЕКЦИОННЫХ РАСТВОРОВ И МЕТОДЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Введенный в канал железобетонной конструкции и затвердев­ ший в нем инъекционный раствор должен плотно заполнить все се­

чение канала, предохранить проволоки пучков от коррозии и обе­ спечить надежную связь арматуры с бетоном. Поэтому к раствору как в подвижном его состоянии, так и после затвердения предъяв­ ляются определенные требования.

В подвижном состоянии раствор должен иметь достаточную те­ кучесть для проникания в канал и заполнения в нем всего свобод­ ного пространства. Кроме того, такая подвижность раствора долж­ на по возможности сохраняться в течение времени, необходимого для приготовления и нагнетания раствора (примерно 1 час).

Другим важным требованием к инъекционному раствору, опре­ деляющим качество заполнения канала, является малая способ­ ность к оседанию раствора (седиментационное уплотнение по В. В. Стольникову).

Цементный раствор представляет собой двухфазную систему,

состоящую из твердых частиц цемента, взвешенных в воде. В обыч­ ном инъекционном растворе содержится и третья фаза — пузырьки воздуха, но общий их объем невелик и составляет 1—2%; при вве­ дении специальных газововлекающих или вспучивающих добавок

этот объем может быть больше. После окончания нагнетания при

спокойном состоянии такой суспензии возможно оседание частиц цемента и появление на поверхности суспензии воды. В дальней­

шем вода впитывается в бетонные стенки, и в канале образуется пустота. Поэтому предельная допустимая величина оседания це­

ментного теста должна быть не более 2%.

Последнее требование к инъекционному раствору — достаточная морозостойкость. В понятие морозостойкости инъекционного раство­ ра вкладывают иное содержание, чем в понятие морозбстойкости бетона. Для инъекционного раствора важно, чтобы он не увеличи­ вался в объеме при замораживании и не оказывал давления на окружающий бетон. Это требование соблюдается в том случае, если объем имеющихся в бетоне воздушных пор составляет не менее

9% от объема содержащейся в растворе свободной воды.

После затвердения инъекционный раствор должен обладать

определенной прочностью. При разработке технологии инъектиро­ вания было принято, что предел прочности раствора при сжатии

в возрасте7 суток — не менее 300 кг/сМ2 и в возрасте 28 суток — не менее 400 кг!см2.

Текучесть инъекционного раствора. Инъекцион­ ный раствор обладает незначительными упругими деформациями.

Сопротивление нагнетанию (эффективная вязкость) будет менять­

вается на бумаге, укрепленной на барабане, вращающемся с опре­ деленной скоростью.

Данные измерений на вискозиметре АКВ-2 позволили рассчитать среднюю скорость деформации сдвига и как функцию от нее —

эффективную вязкость. По этим данным были получены кривые за­ висимости средней скорости деформации сдвига от напряжений сдвига, дающие возможность рассчитать предельные напряжения сдвига в зависимости от водоцементного отношения.

Из рис. 1 видно, что для цемента Белгородского завода марки

500 при-— < 0,36 предельное напряжение сдвига резко возрастает

и, следовательно, текучесть растворов уменьшается. С повышением водоцементного отношения более указанной величины уменьшение

В производственных условиях текучесть раствора определяли при помощи воронки с постоянным уровнем и на других приборах — текучестемере МХТИ им. Менделеева, стандартном вискозиметре

* Измерения выполнены М. Л. Назаровой.

6

для нефтепродуктов, квази-вискозиметре Гепплера, приборе типа ДИН.

Результаты испытаний показали, что стандартный вискозиметр

для нефтепродуктов не может быть использован для определения текучести (вязкости) цементного раствора из-за тиксотропное™ по­

следнего и недостаточной величины давления (давление столоа суспензии), при котором происходит испытание. 3 процессе опыта даже при увеличенных отверстиях

вискозиметра (d = 5 лглг) наблюдалось прекраще­ ние истечения достаточно подвижного раствора. По этой же причине оказался непригодным и квази-вис­ козиметр Гепплера. Текучестемер МХТИ им. Мен­

ственного веса поплавок опускается вниз по трубе, выдавливая на-

'ходящийся под ним раствор через кольцевую щель между поплав­ ком и трубой. Таким образом, прибор воспроизводит условия дви­ жения раствора в канале вокруг напряженной арматуры.

Скорость протекания раствора через кольцевую щель, а следо­ вательно, и скорость опускания поплавка изменяются с изменением текучести раствора. Показатель текучести раствора — время опу­ скания поплавка на высоту в 500 мм.

*2

Непосредственно перед испытанием внутреннюю поверхность трубы прибора и поплавок увлажняют, а затем в трубу наливают 1,9 л испытываемого раствора и устанавливают поплавок1. В ис­

ходном положении опорная крышка ведущей штанги поплавка ле­ жит на временной стойке, а сам поплавок погружается полностью

Рис. 3. Текучесть раствора (цемент Белгород­ ского завода с добавкой 0,15% ссб) на различ­ ных приборах:

(воронка)

в раствор. После этого временную стойку удаляют, и поплавок под действием собственного веса опускается вниз дб упора крышки на край трубы. Испытание повторяют 3 раза, и по второму и третьему

погружению определяют среднее время погружения; первое погру­

жение дает обычно показания, резко отличающиеся от двух после­ дующих.

Испытания на воронке менее удобны, чем на приборе ДИН,

1 Уровень раствора должен быть на 26 см ниже обреза трубы.

8