Повышение долговечности подземных бетонных сооружений
В зависимости от условий работы сооружений перенос агрессивных веществ в бетоне подземных тоннельных конструкций осуществляется фильтрационным, диффузионным и капиллярным потоками.
Степень перерождения бетона, находящегося в агрессивной среде, может быть выражена или количество агрессивного компонента, вступившего в химическое взаимодействие с цементным камнем, пли количеством растворенных и вынесенных из него компонентов.
Основными параметрами, определяющими величину потока агрессивного вещества, являются градиент концентрации агрессивного вещества в окружающей среде и проницаемость бетона для водных растворов этого вещества.
С целью установления закономерностей кинетики коррозионных процессов бетона в жидких агрессивных средах и степени изменения прочности в результате коррозии, а также прогнозирования долговечности сооружений исследовали бетон тоннельных сооружений Тбилисского метрополитена. при этом испытали керны, выбуренные из бетонной обделки, эксплуатирующейся 13—17 лет. По химическому составу воды относятся в основном к сульфатно-кальциево-натриевым (Л1= 1,8...2,6 г/л), сульфатно- кальциево-магниевым (Л1= 1,8...3,2 г/л), сульфатно-натриево-кальциевым (Л1 = 4,2...4,7 г/л), хлоридно-натрнево-кальциевым (Л4 = 4,2...4,7 г/л). Наличие сульфатов по трассе колеблется от 0 до 3000 мг/л, а на некоторых участках достигает 20 тыс. мг/л. Содержание хлор-иона не превышает 100—160 мг/л. Проектная марка бетона перегонных тоннелей Тбилисского метрополитена 200. Расход компонентов на 1 м3 бетона следующий: каспский пушюлановый портландцемент — 450, песок — 540. щебень— 1180, вода — 190 кг.
Для установления зависимости между кинетикой изменения прочности бетона и параметрами агрессивной среды исследовали физико-мехаынчеекпе и физикохимические свойства выбуренных кернов. Экспериментальные результаты обрабатывали способами регрессии, многофакторного анализа и методом Чебышева.
После корреляционного анализа определяли зависимость между прочностью бетона, содержанием сульфат-ионов и дебитом воды.
Для бетона в возрасте 15 лет
При многофакторном методе после корреляционного анализа отбросили параметры, имеющие нулевую или минимальную корреляцию с выходным параметром Rex- Для бетона в возрасте 13 лет прочность в зависимости от параметров агрессивной среды выражается уравнением
При высоких концентрациях SO-B воде (5000—20 000 мг/л) в результате перерождения бетона образовалось большое количество гипса и меньшее гидросульфоалюмината.
Исследование коррозии рассмотренных бетонных конструкций тоннельных сооружений свидетельствует о том, что ее интенсивность зависит не только от агрессивности среды и структуры бетона, но и от интенсивности испарения с поверхности бетона. Коррозия бетона со стороны поверхности испарения отмечается на тех участках, где содержание сульфат-понов в воде не превышает 500 мг/л, например около калориферов и вентиляторов. В этих случаях снижение прочности бетона происходит с внутренней стороны тоннеля, что является весьма опасным с точки зрения стойкости конструкции, поскольку внутренний контур бетонной крепи в основном находится в растянутой зоне. Все это указывает на то, что в бетонных тоннельных сооружениях, с поверхности которых происходит интенсивное испарение, слабоагрессивные воды становятся для бетона сильноагресснвными.
В зависимости от требовании к влажности внутри объема, ограждаемого конструкциями подземных сооружений, к ним могут предъявляться различные требования по степени водонепроницаемости. Вследствие разности коэффициентов фильтрации грунта и бетона при наличии заобделочных пустот в локальных местах могут образовываться водяные «мешки», увеличивающие обводненность подземных сооружений. Поэтому заполнение заобделочных пустот и трещин, прилегающих к обделке пород, коррозионно-стойким и водонепроницаемым раствором — эффективный способ защиты тоннельных обделок от коррозии.
С целью подбора коррозионно-стойких и водонепроницаемых тампонажных растворов с необходимой растекаемостью и сроками схватывания в Институте горной механики исследованы цементы, выпускаемые в ГССР. В качестве добавок использовали бентонитовые глины, водный экстракт чайных отходов, ССБ, формалин, каустическую соду, полиакриламид, кальцинированную соду и их комбинации.
Экспериментально установлено, что цементные, глинисто-цементные и глинистые растворы являются релакспруюгци- мн средами. Анализ результатов показал, что эти растворы характеризуются запаздыванием релаксации и предельными напряжениями сдвига, существенно зависящими от времени выдерживания и состава раствора.
Для успешного нагнетания с использованием релаксационных свойств глинисто-цементных раствор, с комбинированными добавками предложена периодическая это позволяет раствору полнее релаксационные свойства. Которого, увеличился суммарный объем раствора и, следовательно повысилось качество цементирование вследствие лучшего заполнения макро- и микротрещин тампонажным растворе
Установлено, что раствор на основе пуццоланового портландцемента и шлакопортланддемента добавками ПАА, ССБ и Na2S04 наиболее эффективен для защиты тоннелей с: агрессивной среды по сравнению с традиционными материалами.
Защиту подземных сооружений от воздействия агрессивной среды можно пр: водить также нанесением на поверхность бетона гидроизоляционных полимерных материалов. Следует отметить что эту меру можно применять только в случае наличия агрессивной среды повышенной концентрации и интенсивно:. испарения с бетонной поверхности.
Вместе с работниками химической промышленности и Московским институт: горного дела для гидроизоляции подземных сооружений разработана полимерная композиция- эпоксидной смолы. Для придания гидр о изоляционным покрытиям более высок огнестойкости автором предложен для внутренней гидроизоляции подземных сооружений. Кроме того, усовершенствованы устройства, предназначенные для смешивания и нанесения двукомпонентных гидроизоляционных материалов, в частности быстрответдеющие полимерных составов.