Микроцемент. Инъекционная гидроизоляция на минеральной основе.

Инъектирование трещин. Причины трещинообразования. Технология выполнения работ. Подбор оборудования. Состав для инъектирования.

Инъектирование трещин в бетоне микроцементом – это современная технология ремонта и гидроизоляционной защиты строительных конструкций. Технология производства работ достаточно эффективна, долговечна, проста, а при наличии профессионального оборудования, легко реализуема. Инъектирование специализированного безусадочного микроцемента осуществляется закачиванием в заранее подготовленные отверстия (шпуры, земляные скважины) через специальные устройства (пакер, погружаемый стальной инъектор, кондуктор, манжетная колонна) в грунт, швы, трещины строительных конструкций.

Через пакера или инъекторы при помощи специализированных насосов высокого давления подается безусадочный микроцемент, который заполняет все поры и пустоты в слое грунта или строительной конструкции.

В связи с этим происходит полная закупорка всех пустот и полная гидроизоляции ремонтируемой конструкции. Данная технология активно используется в ходе аварийных или плановых ремонтов тоннелей метрополитенов, магистральных канализаций, крупногабаритных искусственных водоемов, подземных паркингов, резервуаров с различной средой эксплуатации, конструкций силового каркаса зданий или сооружения и прочих объектов гражданской и промышленной инфраструктуры, где необходима 100% герметизация и восстановление работоспособности конструкции.

Основные причины появления трещин в строительных конструкциях нулевого цикла.

Просадка грунта в следствии неправильных инженерно-технических расчетов (слабый грунт, отсутствие мероприятий по усиление грунта);
Подмыв грунта и его коренное изменение в следствии перенаправления движения грунтовых вод (техногенный характер);
Размыв грунтового массива в силу прорыва объектов прилегающих коммуникаций (прорыв городской теплосети, разрушение обваловки);
Тектоническое движение грунтового массива в следствии природного фактора (наводнение, землетрясение, динамические воздействия).

Основные причины появления трещин в строительных конструкциях верхнего цикла.

Нарушение или несоблюдение технологии производства строительных конструкций (недоармирование, некачественный бетон, плохое вибрирование бетона);
Инженерно-технические ошибки при проектирование объектов строительства (неправильный подбор арматуры, бетона);
Непредусмотренные нагрузки на конструкции зданий или сооружений (достройка дополнительных этажей, установка дополнительного оборудования);
Ненормированная эксплуатация строительных конструкций и разрушение в следствии перегрузок (чрезмерные нагрузки на пол, балки);
Нарушения при строительно-монтажных работах.

Технология инъектирования.

Технология усиления грунтов методом инъектирования.

В зависимости от инженерно-геологических условий, месторасположения объекта, объема работ, габаритов и технических характеристик оборудования реализуется одна из технологических схем производства работ:
- укрепление грунтов с дневной поверхности (в зависимости от местных условий растворный узел перемещают по объекту по мере продвижения фронта работ или оставляют в центральной части, раствор подается по трубопроводам, проложенным к участку инъекционных работ);
- укрепление грунтов из подземной выработки в один этап или, при протяженной зоне неустойчивых грунтов, поэтапно, с чередованием фаз укрепления и проходки (буровое и инъекционное оборудование размещается в забое);
- укрепление грунтов из подземной выработки при размещении бурового оборудования в забое, инъекционного (растворосмесительного и насосного) – на дневной поверхности.
Расположение инъекционных скважин должно обеспечить необходимый контур и сплошность укрепления грунтового массива (расстояние между скважинами и рядами скважин зависит от характеристик укрепляемого грунта и проникающей способности инъекционных растворов).
Дополнительные скважины следует назначать в том случае, если после инъекции раствора в скважинах будут обнаружены зоны с поглощением раствора, превышающим в 10 раз среднее поглощение для данной очереди скважин, участки с неполноценной инъекцией или участки скважин, которые не могли быть пробурены до проектной глубины по производственным обстоятельствам.
При струйной цементации грунтов порядок обработки скважин устанавливается с тем расчетом, чтобы дать возможность сформироваться свае (схватиться инъекционному раствору). При этом обработка грунта выполняется через одну или через две скважины.
Диаметры скважин назначают в зависимости от глубины бурения и технических характеристик бурового оборудования.

Технология инъектирования трещин в строительных конструкциях.

Поверхности бетона, прилегающие к трещинам, необходимо очистить от грязи и посторонних включений, протереть от пыли сухой, чистой ветошью или продуть сжатым воздухом.
Перед началом работ по инъектированию трещин следует смонтировать все необходимые специальные вспомогательные средства и устройства согласно СП 46.13330.2012.
Перед бурением шпуров необходимо определить магнитным методом по ГОСТ 22904 расположение арматуры в бетоне, чтобы исключить возможность ее повреждения. Проекцию арматурных стержней следует мелом нанести на бетон пролетного строения.
Монтаж инъекционных устройств. На трещинах, подлежащих инъектированию, должна быть произведена разметка мест установки пакеров, через которые будет производиться инъектирование, расстояния между пакерами должны составлять:
- при раскрытии трещин до 0,3 мм – не более 20 см;
- при раскрытии от 0,3 до 0,5 мм – от 20 до 25 см;
- при раскрытии от 0,5 мм – 40 см.
Следует произвести сверление шпуров под установку пакеров (например, при помощи перфораторов электрических или пневматических). Диаметр шпуров должен быть указан в проекте. При сверлении шпуров необходимо попасть в плоскость трещины высверливаемым отверстием. Повреждение арматуры при сверлении не допускается. Сверление шпуров необходимо производить как можно ближе к устью трещины, не обламывая края трещины.
После высверливания шпуров их поверхность необходимо продуть или очистить от крошки, образовавшейся при сверлении. Допускается проводить промывку отверстий водой с последующей продувкой сжатым воздухом под давлением не менее 0,5 МПа.
Работы по инъектированию трещины должны быть выполнены по одной из следующих технологий:
- низконапорная технология (давление подачи инъекционного состава до 0,3 МПа);
- высоконапорная технология (давление подачи инъекционного состава более 0,3МПа).
После закачивания безусадочного раствора необходимо срезать пакера или осуществить демонтаж стыковочной части металлического пакера.
Далее необходимо выполнить зачеканивание оставшейся в троещине части пакера и устья трещины безусадочным быстротвердеющим ремонтным составом.

Основные аспекты по подбору оборудования для инъектирования.

Оборудование для проведения работ по укреплению грунтов следует выбирать в зависимости от способа укрепления грунтов (инъекция, струйная цементация), объемов работ, вида инъекционного раствора и технологической схемы его приготовления и нагнетания.
Смесительное и нагнетательное оборудование, оснащенное контрольно-измерительной аппаратурой, должно обеспечивать тщательное перемешивание компонентов раствора, требуемое давление нагнетания, высокие темпы работ при минимальных трудовых и материальных затратах, наименьшее загромождение строительных площадок, удобство транспортировки, монтажа, демонтажа и безопасное обслуживание.
В зависимости от гидрогеологических условий участка и принятой технологии инъекции при нагнетании раствора следует использовать кондукторы или пакеры. При обработке трещиноватых грунтов нагнетание раствора осуществляется через буровой став или манжетную колонну, а для обработки несвязных грунтов – через забивные инъекторы, инъекторы-тампоны или манжетные колонны.
Инъекционные растворы (суспензии) на основе тонкодисперсных минеральных вяжущих (например, типа Паколь Инъекционный В, Паколь Инъекционный Б, Паколь Инъекционный И, Паколь Микроцемент М) должны нагнетаться в грунты только через манжетные колонны.
Несвязные грунты инъектируются через инъектор, буровой став или манжетную колонну. Трещиноватые скальные грунты инъектируются через кондуктор или пакер.
Оборудование скважин (кондукторы, пакеры, манжетные колонны, инъекторы, превенторные устройства и т.п.) подбирается в зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий объекта и способа инъекции грунтов.

Составы и характеристики инъекционных смесей и растворов.

В зависимости от инженерно-геологических условий, цели и принятого метода инъекции для укрепления грунтов следует применять инъекционные растворы на основе минеральных вяжущих (ГОСТ 13078, ГОСТ 30459, ГОСТ 31108, ГОСТ 25795, ТУ 5735-001-17466563-09) или полимерных материалов (ГОСТ 14231), обладающих широким диапазоном реологических и физико-механических характеристик.
К инъекционным растворам предъявляются следующие требования:
- высокая проникающая способность (Паколь Инъекционный В, Паколь Инъекционный Б, Паколь Инъекционный И, Паколь Микроцемент М);
- минимальная усадка тампонажного камня;
- возможность регулирования технологических (реологических) параметров (вязкость, сроки схватывания или отверждения и др.);
- прочность и водонепроницаемость укрепленного грунта, соответствующая цели инъекции.
При выборе вида и состава инъекционного раствора следует учитывать:
- геологические и гидрогеологические условия конкретного участка;
- минералогический и химический состав грунта и грунтовых вод (карбонатность, загипсованность, содержание глинистых и гумусовых частиц);
- цель инъекции (повышение прочности, стабильности или водонепроницаемости грунтов, заполнение крупных пустот или трещин, предотвращение водопритока и т.п.);
- назначение раствора (инъекционный, буровой, для устройства обоймы, грунтоцементных свай и др.);
- требования к физико-механическим характеристикам укрепленного грунта и к технологическим параметрам раствора (прочность, водонепроницаемость грунта, плотность, вязкость, сроки схватывания раствора и др.);
- требования технологии приготовления (высокая растворимость и смешиваемость материалов, простота приготовления, возможность полной механизации работ), стоимость и дефицитность исходных материалов, требования техники безопасности;
- экологические требования к материалам для приготовления растворов, правила безопасности при приготовлении растворов и производстве работ по укреплению грунта.
Для достижения необходимого эффекта укрепления грунтов в определенных инженерно-геологических условиях могут быть использованы комплексы растворов, нагнетаемые в грунт в последовательности, установленной опытным путем.
Свойства растворов регулируются соотношением исходных компонентов и инертных и активных минеральных и химических добавок (ГОСТ 5802, ГОСТ 30459).
В каждом конкретном случае рабочие рецептуры инъекционных растворов назначают после проведения лабораторных исследований по укреплению грунтов и опытных инъекций в производственных условиях.
При обычной инъекции грунтов для обеспечения высоких прочностных характеристик грунтов (более 1,0 МПа) используются все виды растворов на основе цемента с различными добавками, тонкодисперсные минеральные вяжущие, силикатные (твердые гели) с органическими и неорганическими отвердителями (в том числе двухрастворная силикатизация), а также растворы полимерных смол.
Инъекционные растворы (суспензии) на основе минеральных материалов (цемент, глина, зола и т.п.) с химическими добавками, регулирующими свойства раствора, следует использовать для заполнения пустот, крупных пор и трещин, повышения прочности и снижения водопроницаемости крупнопористых несвязных грунтов с коэффициентом фильтрации Кф ≥ 50 м/сут, а также трещиноватых скальных грунтов с величиной раскрытия трещин от 0,1 мм и более и удельным водопоглощением грунта от 0,01 л/(мин·м·м.вод.ст.) (ВСН 34-83).