быстротвердеющий связанный цементный раствор, способ его приготовления и эскорт-метод ремонта бетонных, железобетонных сооружений под водой

Формула изобретения

1. Быстротвердеющий связанный цементный раствор, включающий цемент, воду, дисперсию эпоксидной смолы в воде и отвердитель, отличающийся тем, что в качестве цемента он содержит быстросхватывающийся цемент, а дисперсия дополнительно содержит полиуретановый каучук при следующем соотношении компонентов, об.ч.:

Быстросхватывающийся цемент 6-9

Указанная дисперсия 1

Отвердитель 1

Вода 2-3

2. Раствор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве быстросхватывающегося цемента он содержит глиноземистый цемент.

3. Способ приготовления быстротвердеющего связанного цементного раствора, включающий смешивание цемента, дисперсии эпоксидной смолы в воде, и отвердителя на поверхности непосредственно перед применением под водой, отличающийся тем, что сначала одну объемную часть отвердителя разбавляют одной объемной частью воды, перемешивают, добавляют одну объемную часть дисперсии эпоксидной смолы и полиуретанового каучука в воде, перемешивают, затем в зависимости от назначения раствора добавляют одну или две объемные части воды и еще раз перемешивают, после чего полученной композицией затворяют цемент быстросхватывающийся и перемешивают в низкооборотной мешалке до получения однородной массы пластичной консистенции типа мягкого пластилина, после чего полученный раствор выдерживают до 5 мин и вторично перемешивают.

4. Эскорт-метод ремонта бетонных, железобетонных сооружений под водой, заключающийся в подаче быстротвердеющего связанного цементного раствора в зону подводных ремонтных работ и укладке на предварительно подготовленную поверхность дефектных участков, отличающийся тем, что используют раствор, приготовленный по п. 3, а укладку осуществляют вручную.

5. Эскорт-метод по п. 4, отличающийся тем, что подачу указанного цементного раствора осуществляют в контейнерах или ведрах.

6. Эскорт-метод по п. 4, отличающийся тем, что подачу указанного цементного раствора осуществляют с помощью шнековых растворонасосов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к материалам и технологиям ремонтных бетонных работ под водой.

Известно, что бетонные и железобетонные сооружения на акватории морей, озер и рек в своей подводной части, особенно в зоне переменного уровня водной поверхности, имеют высокий процент повреждений.

Изобретение направлено на решение сложной технической проблемы подводного бетонирования, к которому предъявляются значительно более высокие требования по сравнению с бетонными работами на открытом воздухе, что обусловлено тем, что цемент при подводных бетонных работах легко разрушается и вымывается, что приводит к ухудшению качества или повреждению бетона. Традиционные методы ремонтных работ с использованием кессонов и подводного бетонирования требуют высоких затрат и сложной организации работ.

Известен способ подводного бетонирования, согласно которому на дно предварительно установленной опалубки через специально приготовленные отверстия вливается или закачивается жидкий бетонный раствор, см. патент США №159165, E 02 D 15/06. Известен специальный быстротвердеющий жидкий цементный раствор, содержащий цемент, воду и дисперсию эпоксидной смолы в воде, и способ приготовленния быстротвердеющего связанного цементного раствора, включающий смешивание цемента, дисперсии эпоксидной смолы в воде и отвердителя на поверхности непосредственно перед применением под водой и эскорт-метод ремонта бетонных, железобетонных сооружений под водой, согласно которому быстротвердеющий связанный цементный раствор подают насосом в зону подводных ремонтных работ и укладывают на предварительно подготовленную поверхность дефектных участков, а жидкий эпоксид с удельным весом 1,3-1,4 г/см ³ создает вокруг цементного раствора водонепроницаемую оболочку и после затвердевания сцепляет его со старым бетоном, см. патент США №4482273, E 02 D 15/06. Согласно данному способу поверхность поврежденного участка очищают путем пескоструйной обработки или вымыванием струей воды, затем устанавливают непроницаемую в основании и по бокам опалубку и подают в нее предварительно смешанную эпоксидную смолу через шланг, достигающий нижней части опалубки, а затем подают жидкий цементный раствор, который вытесняет эпоксидную смолу со дна опалубки, при этом конструкция покрывается эпоксидной смолой, улучшается сцепление и на подаваемом цементном растворе создается защитный эпоксидный слой, предотвращающий выщелачивание цемента.

По наибольшему количеству сходных признаков данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Недостатком прототипа является необходимость установки сложных непроницаемых опалубок и подачи с поверхности больших объемов жидкой эпоксидной смолы и цемента, что ограничивает применение известного метода вследствие значительных материальных затрат, невозможности использования на конструкциях со сложной геометрией поверхностей, со сквозными раскрытыми дефектами структуры сооружений и со сложной турбулентной динамикой инфильтрации течей.

Задачей изобретения является создание нового поколения модифицированных цементов и полимерорганических компонентов, а также новой технологии их приготовления и укладки, позволяющих проводить как большие, так и локальные точечные работы под водой, по ремонту бетонных и железобетонных сооружений с нанесением составов на бетон, металл, дерево и полимеры.

Быстротвердеющий связанный цементный раствор, включающий цемент, воду, дисперсию эпоксидной смолы в воде и отвердитель, в качестве цемента содержит быстросхватывающийся цемент, а дисперсия дополнительно содержит полиуретановый каучук при следующем соотношении компонентов, об. ч.: быстросхватывающийся цемент - 6-9, указанная дисперсия - 1, отвердитель - 1, вода - 2-3. В качестве быстросхватывающегося цемента может быть использован глиноземистый цемент. В способе приготовления быстротвердеющего связанного цементного раствора, включающем смешивание цемента, дисперсии эпоксидной смолы в воде и отвердителя на поверхности непосредственно перед применением под водой, сначала одну объемную часть отвердителя разбавляют одной объемной частью воды, перемешивают, добавляют одну объемную часть дисперсии эпоксидной смолы и полиуретанового каучука в воде, перемешивают, затем в зависимости от назначения раствора добавляют одну или две объемные части воды и еще раз перемешивают, после чего полученной композицией затворяют цемент быстросхватывающийся и перемешивают в низкооборотной мешалке до получения однородной массы пластичной консистенции типа мягкого пластилина, после чего полученный раствор выдерживают до 5 минут и вторично перемешивают. В эскорт-методе ремонта бетонных, железобетонных сооружений под водой, заключающемся в подаче быстротвердеющего связанного цементного раствора в зону подводных ремонтных работ и укладке на предварительно подготовленную поверхность дефектных участков, используют раствор, приготовленный вышеуказанным способом, а укладку осуществляют вручную. Подачу указанного цементного раствора можно осуществлять в контейнерах или ведрах. Подачу указанного цементного раствора можно осуществлять с помощью шнековых растворонасосов.

Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявленных совокупностей признаков, заключается в том, что заявленный метод обеспечивает возможность подачи на участки конкретных дефектов сплошности подводных сооружений небольших порций точноспециализированных ремонтных составов, приготовленных на специальной жидкой полимерорганической композиции, в результате чего они образуют с цементом стойкую к воздействию воды систему, способную сохранять ремонтные свойства в требуемом промежутке времени, способствуют сцеплению со старым бетоном и после затвердевания придают ремонтным материалам дополнительные свойства по прочности, долговечности, водонепроницаемости и трещиностойкости.

Отдельные отличительные признаки заявленного изобретения (цементы, полимерорганические композиции, средства подачи ремонтных растворов) известны из уровня техники, однако заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии данных отличительных признаков изобретения на достигаемый изобретением технический результат. Возможность промышленного применения заявленного технического решения не вызывает сомнений, так оно может быть реализовано с использованием известных материалов и средств доставки. Изобретение реализуют следующим образом.

Ремонтные поверхности дефектных участков предварительно очищают от разного рода загрязнений, биофлоры и препятствующих адгезии веществ типа жиров и смазочных масел. Работы по очистке основания можно проводить вручную металлическими щетками, пескоструем, струей воды под высоким давлением, а также ультразвуковыми и т.п. методами, основанными на физических принципах. Ремонтные поверхности дефектных участков должны быть плотными, обладать достаточными несущими способностями.

Затем на поверхности приготавливают быстротвердеющий связанный цементный раствор, для чего одну объемную часть отвердителя, например, полиамидного отвердителя “Эпоксим”, разбавляют одной объемной частью воды и перемешивают, добавляют одну объемную часть дисперсии эпоксидных смол и полиуретановых каучуков и перемешивают, затем в зависимости от назначения ремонтного состава добавляют одну-две объемные части воды и перемешивают, после чего 7 частей выбранных модифицированных быстросхватывающихся портландцементов - БТЦ, ОБТЦ, а также глиноземистых цементов ВРЦ, РЦ затворяют полученной композицией и перемешивают с помощью низкооборотной мешалки до получения однородной массы пластичной консистенции типа мягкого пластилина, после чего полученный раствор выдерживают до 5 минут и вторично перемешивают.

В раствор могут быть дополнительно введены различного рода добавки - пластифицирующие, гидрофобизирующие, микроармирующие, эластифицирующие и т.д.

Полученный быстротвердеющий связанный цементный раствор подают в зону подводных ремонтных работ в контейнерах или ведрах либо с помощью шнековых растворонасосов, после чего раствор укладывают на предварительно подготовленные поверхности дефектных участков вручную рабочими водолазами. При необходимости можно осуществить контроль объемов и качества выполненных работ посредством фото- и видеофиксации рабочих участков.

Полученный заявленным способом ремонтный материал обладает безусадочностью, малым сроком схватывания и быстротой набора прочности, неразмываемостью в водной среде, водонепроницаемостью, морозостойкостью, трещиностойкостью, устойчивостью к воздействию агрессивных сред (растворы солей, щелочи, нефтепродукты), высокой адгезией к цементным, бетонным и металлическим поверхностям, не вызывает коррозии арматуры, экологической безопасностью.

Основные достоинства эскорт-метода заключаются в следующем.

1. Экономичность ремонта по материальным затратам, с подачей конкретных специализированных составов в конкретное место рабочей зоны.

2. Возможность визуального, фото- и видеоконтроля за каждой рабочей операцией и качеством работ.

3. Ограничение вымывания цементов, связанных полимерорганическими соединениями, из растворов под водой.

4. Обеспечение надлежащего сцепления ремонтных растворов под водой со старым бетоном, металлом, деревом и пластиком использованием полимерорганической композиции с адгезионным компонентом.

5. Придание цементам заданных свойств для решения разных ремонтных задач, повышение пластичности, плотности, внутреннего сцепления и ускорения сроков твердения ремонтных растворов под водой за счет специальных добавок-модификаторов для цементов.

6. Улучшение характеристик прочности, долговечности, водонепроницаемости и трещиностойкости цементных ремонтных материалов, связанных специализированной полимерорганической композицией с высокой твердостью, эластичностью и стойкостью к растворам солей, щелочей и нефтепродуктам.

Стендовые испытания ремонта бетонов под водой по заявленной оригинальной технологии эскорт-метода на побережье Финского залива в районе пос. Репино Курортного района С.-Петербурга и на объектах портовых сооружений БТС г. Приморска. Подводные ремонтные работы с привлечением рабочих-водолазов дайвинг-клубов выполнены при ремонте насосной станции ОАО “Балтийский завод” в сентябре-октябре 2002 г. Указанные испытания заявленного эскорт-метода доказали его высокую эффективность

Эскорт-метод может быть применен для:

- ускоренного подводного ремонта бетонных и железобетонных, металлических, полимерных и деревянных конструкций в условиях морской и пресной воды;

- устранение дефектов, вызывающих протечки в ограждающих конструкциях подводных сооружений;

- ремонта как масштабных, так и локальных точечных дефектов подводных конструкций.