Технический надзор за строительством и ремонтом мостовых железобетонных конструкций

Действующая в ГУП “Гормост” комплексная система технадзора за возведением и эксплуатацией железобетонных конструкций охватывает все стадии строительного процесса — экспертизу проектных решений, оценку выбора и проверку намеченных к применению материалов и технологий, контроль качества работ на технологических переделах, приемочный контроль, статические и динамические испытания, инспектирование состояния конструкций в эксплуатационный период, их периодические обследования и мониторинг технического состояния. Наличие такой объемлющей системы во многих случаях позволяет своевременно выявить те или иные конструктивные, технологические и методические недостатки и принять необходимые меры по их устранению. Ниже рассмотрены некоторые наиболее характерные технологические недостатки и меры их устранения.

Экспертная оценка исходной проектно-технологической документации на строящиеся, ремонтируемые и реконструируемые сооружения свидетельствует о явно недостаточном внимании, уделяемом в ней вопросам технологии производства работ, технологическим факторам обеспечения долговечности. Проекты производства работ (ППР) независимо от агрегативных и материаловедческих особенностей намеченных технологий в большинстве случаев представляют собой скупые записи с формальными ссылками на те или иные строительные нормы и правила и не содержат необходимой информации. В то же время известно, что многие СНиП в значительной мере устарели и ориентированы главным образом на сборные конструкции, а специфику монолитного железобетона учитывают мало.
Немало случаев, когда в проекты закладываются нетехнологичные или конъюнктурные решения, реализация которых порой вынуждает строителей даже нарушать отдельные положения действующих СНиП. В качестве примера может быть упомянуто уплотнение бетона густоармированных двуветвевых стоек автодорожных эстакад (Крымская эстакада), где использование глубинных вибраторов оказалось невозможным, а поступление и уплотнение в них бетонной смеси достигалось путем запрещенного “вибротранспортирования” из центральной зоны нижней части стоек. Другой иллюстрацией служит конструктивное решение сборно-монолитной стены Гагаринского тоннеля. В соответствии с ним бетонирование монолитного участка осуществлялось в недоступной для вибраторов области, расположенной под установленными выше сборными блоками. В сочетании с использованием высокоподвижных смесей (марок П3, П4 по ГОСТ 7473) это предопределило образование в зонах контакта сборных и монолитных участков дефектов в виде щелевидных пустот шириной до 1-2 мм и сквозных трещин.
Отдельно следует подчеркнуть необходимость выполнения проектными организациями ряда обязательных по статусу государственных стандартов положений, таких, например, как назначение по требованию ГОСТ 18105 мест расположения и числа участков конструкций, подвергаемых контролю неразрушающими методами. Оно становится тем более важным, если учесть зарегистрированные нами при обследовании возводимых пролетных строений отдельных сооружений повреждения, связанные в том числе и с различиями прочности в верхних и нижних зонах сечений (до 30%), как фактор проявления систематической неоднородности бетона и значительную вариацию прочности бетона в отдельных конструкциях (Квар до 15-17%).
Частичному улучшению ситуации способствовал ввод обязательных для всех подрядных организаций правил выполнения и приемки работ в соответствии со специально разработанными технологическими регламентами, в обязательном порядке проходящих согласование со всеми заинтересованными организациями, в том числе с ГУП “Гормост”. Однако и здесь порой встречаются недостаточно обоснованные положения, например, в отношении интенсивности и длительности уплотнения, выбора типа, числа и мощности вибраторов при бетонировании методом вертикально перемещаемой трубы, влажностного ухода за бетоном в процессе выдерживания конструкций. Разделы по контролю качества приходится дополнять сведениями о нормах отбора проб бетонной смеси и испытания образцов, схемах расположения температурных скважин, а также положениями о проверке качества бетона непосредственно в конструкциях.
При рассмотрении технических условий на новые материалы обращает на себя внимание то, что при их разработке не всегда находят полное отражение требования ГОСТ 2.114-95, в частности, по назначению, условиям применения или эксплуатации, ремонтопригодности, методам контроля. Рекламные аспекты порой преобладают над техническими, а в отдельных случаях под видом “авторских прав и интеллектуальной собственности ноу-хау” не раскрываются важные технические параметры, что наносит ущерб полноте оценки качества материалов.
Например, нормативные документы на комплексные химические добавки КХМ, ЦМИД не дают гарантий соблюдения заданных соотношений компонентов. Методики, позволяющие проконтролировать содержание этих добавок в бетоне, отсутствуют. Методика же для определения содержания в бетоне противоморозной добавки формиата натрия оказалась неудовлетворительной и должна быть исключена из технических условий на добавку.
Для цементных и других защитно-декоративных покрытий либо не выработаны, либо подлежат переработке требования об их сцеплении с основанием, в том числе при испытаниях на долговечность, не установлены количественные критерии качества поверхностного слоя бетонного основания, давно существующие в зарубежных нормативах, не учитывается влияние на адгезионную прочность к бетону листовой гидроизоляции (“Мостопласт”, “Изопласт”) температуры, повышение которой в диапазоне от –5° до +30°С приводит к снижению адгезии при нормальном и П-образном отрыве в 2-3 раза. С другой стороны, технические требования, предъявляемые к материалам, и методы их испытаний относятся главным образом к стадии изготовления. Испытания, моделирующие эксплуатационные воздействия, не регламентированы. Например, относительное удлинение оклеечной изоляции проверяется при комнатной температуре на свободном образце, в то время как в деле изоляция приклеена, то есть не имеет свободной длины и работает в условиях значительного перепада температуры.
В условиях монолитного строительства важное значение приобретает проблема сохранения подвижности и воздухосодержания бетонных смесей. Проводившийся нами контроль качества поступающего товарного бетона при значительном удалении объектов от заводов-изготовителей выявил большие колебания подвижности бетонных смесей из различных бетоносмесителей (от 6 до 20-25 см) при одних и тех же установленных требованиях (марка П3 по ГОСТ 7473).
Для обеспечения подачи и укладки в конструкцию потерявших подвижность смесей по бетононасосной технологии в дополнение к существующим технологическим рекомендациям было использовано разжижение смесей на месте бетонирования путем дополнительного введения в миксеры концентрированного раствора суперпластификатора С-3 в количестве 0,1-0,15 % от массы цемента. Эксперименты показали преимущества бетонов, изготовленных из длительно (в течение 2-3 часов) транспортировавшихся и дополнительно разжиженных смесей по прочности, плотности и непроницаемости, что связано с активацией цемента, некоторым снижением остаточного В/Ц и более значительным обжатием развивающимися капиллярными силами структуры бетона на начальном этапе ее формирования.
Целесообразна разработка специальных рекомендаций по восстановлению подвижности бетонных смесей при длительном транспортировании. Определение сохраняемости смесей в стандарте на методы определения эффективности добавок к бетонам желательно предусматривать в условиях периодического перемешивания, имитирующего воздействия, передаваемые на смеси при транспортировании.
Что касается воздухосодержания, то по ряду данных при транспортировке оно может уменьшаться в среднем примерно на 1%. Содержание воздуха в бетоне после его вибрирования в конструкции остается неизвестным. К сожалению, нормами не предусмотрен контроль остаточного воздухосодержания бетона в конструкциях. Эта проблема перекликается с проблемой контроля морозостойкости бетона, которая требует совершенствования стандартов на методы испытаний бетона. По нашему мнению, целесообразно стандартизировать определение морозостойкости бетона по выбуренным из конструкции кернам, а оценку морозостойкости — по содержанию воздушных пор в бетоне (аналог — стандарт США С457-80) и по соотношению объемов открытых и условно замкнутых пор (метод, разработанный в МИИТ).
Возможность использования кернов должна быть предусмотрена и в ГОСТ 12730.5 на определение водонепроницаемости. Кроме того, следует более четко установить в нем требования по влажностному состоянию бетона, так как, по нашим экспериментальным данным, при определении водонепроницаемости по сопротивлению поверхностного слоя бетона проникновению воздуха оценка результатов в зависимости от влажности для мостовых бетонов может изменяться в 5-10 раз.
Учитывая широкое распространение неразрушающего контроля прочности бетона приборами механического действия, рекомендуется использование опыта норм Германии, в которых установлены минимально допускаемые значения упругого отскока индентора склерометров Шмидта для различных классов прочности бетона.
Современные методы ремонта железобетонных конструкций предполагают вскрытие арматуры и замену бетона на значительную глубину. В случае некачественного выполнения работ при этом может произойти недопустимое ослабление сечений. В этой связи качество выполнения работ, а также качество ремонтных составов и их совместимость с ремонтируемым бетоном является определяющим с точки зрения надежности и долговечности отремонтированных конструкций. Однако на сегодняшний день проблемы ремонта железобетонных конструкций находятся в крайне запущенном состоянии. Единые подходы к их решению отсутствуют, нет соответствующих нормативов и стандартов. В лучшем случае существуют отдельные группы специалистов, которые действуют разрозненно и иногда противоречиво. В итоге качество ремонта остается низким, а межремонтный срок эксплуатации конструкций исчисляется в среднем величиной 3-5 лет.
Опыт ремонта показывает, что наиболее важным, но наименее изученным аспектом является совместимость ремонтных составов с ремонтируемым бетоном. Различные физико-механические и теплофизические свойства ремонтного и коренного бетона часто являются причиной реакции отторжения, обусловленной главным образом повышенным давлением водяных паров под более плотной или непроницаемой заплаткой и развитием коррозионных процессов в контактной зоне.
Необходимо более широкое применение готовых заводских смесей гарантированного состава и качества, которое должно быть основано на всестороннем анализе свойств ремонтируемого бетона, особенностей технологии ремонта и условий эксплуатации конструкций. В настоящее время основной упор делается на применение импортных материалов. Однако низкая техническая культура и квалификация ремонтников, а также недоучет специфики поведения импортных материалов в климатических и эксплуатационных, особенно городских, условиях постсоветских стран не позволяют в полной мере использовать достоинства смесей, а иногда приводят к обратному эффекту, подрывая репутацию фирм-изготовителей.
С учетом этого нами практикуется предварительная проверка тех или иных материалов и приемов производства работ непосредственно на конструкциях. При отсутствии в отличие от зарубежных стран единых узаконенных каталогов ремонтно-строительных материалов такой подход, при котором подрядчику или фирме-изготовителю выделяется опытный участок сооружения и предоставляется возможность в деле продемонстрировать достоинства той или иной композиции или технологии при контроле со стороны строительной лаборатории, следует считать наиболее приемлемым. Примечательно, что подведомственные ГУП “Гормост” сооружения (при всем их многообразии и различиях по условиям службы) образуют в совокупности постоянно действующий, уникальный в своем роде испытательный полигон.
С использованием изложенного подхода нами произведены испытания и определены условия применения широкой гаммы строительных и ремонтно-строительных материалов различного вида и назначения: обычных цементных бетонов с комплексными поверхностно-активными добавками при повышенной сохраняемости бетонных смесей, фибробетона, рекомендованного для устройства окаймления деформационных швов, стеклофибробетона, используемого в качестве несъемной опалубки, композита на основе полимеризующихся синтетических смол (метилметакрилата) и кварцевого песка, рекомендованного для быстрого, в течение 3-4 часов, устройства при отрицательных температурах (до –20°С) маломассивных элементов типа площадок под опорные части балок пролетных строений, а также испытания готовых к употреблению сухих ремонтных смесей отечественного и иностранного производства. Оценена эффективность одно- и многокомпонентных химических добавок к бетонам, пропиточных составов для санации конструкций, различных гидроизоляционных, латексных, лакокрасочных и других покрытий для железобетона.
В арсенале диагностических средств для оценки состояния конструкций, а также слагающего бетона и арматуры при их приемке на вооружении строительной и мостоиспытательной лабораторий ГУП “Гормост” имеется парк современных приборов неразрушающего действия, в том числе таких известных фирм-изготовителей, как PROCEQ (Швейцария) и CMT Instruments (Англия). Систематическую апробацию проходит новая аппаратура, свободно предоставляемая, в частности, фирмой НТЦ “Карат” (Челябинск).
Проводимая в обязательном порядке лабораторная адаптация приборов заключается в учете значимости влияния на регистрируемые показатели различных технологических факторов, предварительной проверке приборов на смоделированных фрагментах конструкций, построении и своевременном обновлении необходимых корреляционных зависимостей. При проведении испытаний и оценке результатов учитываются сведения, изложенные в стандартах передовых зарубежных стран.
Обобщение результатов обследования сооружений позволяет к числу наиболее распространенных и наиболее опасных дефектов ЖБК отнести дефекты и повреждения, обусловленные коррозионным поражением арматурных элементов. Наряду с широко известными методами оценки коррозионного состояния арматуры рекомендуется пока сравнительно малоиспользуемый для этих целей в России метод съемки электрического потенциала, стандартизированный в США и Англии. В нашей практике исследования коррозионной активности, которая насчитывает более 10 лет, соответствующие измерения осуществлялись с помощью прибора Canin (фирма Proceq) с медносульфатным и потенциалометра фирмы CMT Instruments с хлорсеребряным электродами. Метод позволяет со сравнительно малой трудоемкостью по заранее нанесенной на поверхность конструкции сетке измерительных точек на большой площади охарактеризовать коррозионную активность арматуры в данный момент времени. Особенно ценной является его информативность на ранних стадиях развития дефектов, когда визуальная оценка еще не является возможной, а также в процессе технического надзора при ремонте для уточнения фактических объемов работ. Однако отсутствие отечественного стандарта не позволяет в полной мере использовать результаты такой диагностики для обоснования объемов ремонтных работ.
Выявлено, что снижение значений потенциала, отражая возрастающую активность стали, наблюдается в большинстве случаев по мере приближения к стыкам элементов, деформационным швам, участкам с уменьшенной толщиной защитного слоя, зонам протечек, накопления хлоридов или других инициаторов коррозии, областям низкой плотности бетона и расположения трещин.
Обобщение результатов (для более чем 60 сооружений) свидетельствует о приемлемости в целом установленных в зарубежных стандартах критериев и граничных значений областей коррозионной активности ненапрягаемой арматуры для различных условий эксплуатации мостовых сооружений. В то же время опыт наших обследований позволяет распространить этот метод на оценку коррозионной активности преднапряженной арматуры с корректировкой граничных значений потенциала, соответствующих областям их различной коррозионной активности при язвенном проявлении повреждений арматуры. Как следует из таблицы, высокая вероятность протекания язвенной коррозии отмечается при более высоких значениях потенциала, нежели это имеет место в ненапрягаемой арматуре, что следует принимать во внимание при проведении испытаний и оценке результатов.

Таблица 1. Оценка коррозионного состояния пучков напрягаемой арматуры железобетонных балок моста через р. Волхов

Внешние признаки	Напрягаемая арматура пучков при язвенной коррозии		Арматура по ASTM C 8 7 6 – 9 1
	Хар-ка активности, вероятность коррозии	Разность потенциалов, Мв	Хар-ка активности, вероятность коррозии	Разность потенциалов, Мв
1	2	3	4	5
Ржавчина отсутствует, свежий налет или пятна свежей*) ржавчины желтого или желто-коричневого цвета	Пассивное коррозионное состояние, вероятность коррозии < 10%	D U ³ -90	Пассивное коррозионное состояние, вероятность коррозии < 10%	D U > -200
Налет или пятна ржавчины темно-бурого цвета, глубина коррозионных повреждений менее 0,05 мм	Слабая активность, вероятность язвенной коррозии 50%	-90 > D U ³ -180	Неопределенное коррозионное состояние или слабая активность, вероятность коррозии 50%	-200 > D U ³ -350
Плотные продукты коррозии, язвы Æ 2-3 мм, глубина коррозионных повреждений более 0,1 мм	Высокая активность, вероятность язвенной коррозии 90%	D U < -180	Вероятность протекания коррозии более 90%	D U < -350
То же	То же	То же	То же при наличии инициаторов коррозии—хлоридов, сульфатов и др.	D U < — 450**)

*Во вскрытом состоянии пучки находились в течение 2-3 недель.
**По опыту обследования мостов.

Наиболее информативными результаты электрохимических измерений становятся при комплексном их рассмотрении совместно с данными тестирования бетона на наличие хлоридов и глубину карбонизации, результатами определения влажности и электрического сопротивления бетона, оценкой состояния гидроизоляции, общих и местных уклонов поверхности конструкций. При этом для экспрессного обнаружения опасного количества хлоридов в полевых условиях рекомендуется методика “Обнаружение хлоридов в бетоне ускоренным способом” (С.А.Высоцкий, Ю.К.Калашников, И.И.Курбатова, Г.С.Шевченко. "Транспортное строительство" №11, 1994. С. 17-19), а для измерений электрического сопротивления бетона защитного слоя — приборы вышеупомянутых фирм.
Для конкретных обследованных конструкций (стойки и ригели опор, балки пролетных строений, плиты проезжей части) совместный учет различных факторов влияния позволяет выявить причины повреждений, установить направление распространения влаги при протечках, отслеживать и прогнозировать развитие коррозии во времени, наметить профилактические или ремонтные мероприятия (удаление дефектного бетона, очистка арматуры, нанесение защитных покрытий, устройство дренажных отверстий). Данные о распределении значений потенциала используются нами и при определении границ ремонтируемых участков. При этом требования по минимально допускаемому значению в них потенциала (>-200 mV), изложенные, в частности, в нормах Финляндии, по результатам наших измерений могут быть смягчены и в конкретных условиях должны подвергаться дополнительному уточнению.
В заключение следует отметить, что накопленный опыт обследования сооружений и технадзора за производством работ должен найти дальнейшее, более широкое использование при разработке новых нормативных документов, при освоении и применении диагностической аппаратуры, а также при организации и выполнении работ по контролю качества работ на всех этапах возведения и эксплуатации сооружений.

Юрий ЕНЮТИН, главный специалист отдела технадзора ГУП "Гормост" (Москва),
Сергей ВЫСОЦКИЙ, руководитель группы строительной лабораторииОТН ГУП "Гормост", к.т.н.