Усиление мостов углеволокном по СП 164.1325800.2014: обследование, расчёт и технология работ

3) Диагностика перед усилением: чек-лист для проектировщика/ПТО/технадзора

До разработки схемы усиления требуется обследование и сбор исходных данных. Минимальный чек-лист:

• Идентификация конструктивной схемы: тип пролётного строения (балочное, плитное, ребристое), схема опирания, наличие неразрезности, состояние опорных частей, работа поперечных связей и диафрагм.
• Нагрузки и режим эксплуатации: фактические осевые нагрузки, интенсивность движения, наличие перегрузов, динамические воздействия (неровности покрытия, стыки, режимы торможения), температурные режимы.
• Геометрия и фактические сечения: размеры балок/плит/диафрагм, приопорные зоны, защитные слои, места локальных ослаблений (штрабы, отверстия, анкера).
• Армирование и закладные: расположение рабочей и поперечной арматуры (сканирование + выборочные вскрытия при недостатке данных), для предварительно напряжённых элементов — выявление запретных зон для сверления/резки.
• Состояние бетона: ориентировочная прочность и однородность (по программе обследования), наличие пустот/раковин/отслоений, прочность поверхностного слоя (важно для адгезии СВА).
• Карта дефектов: трещины (тип, направление, раскрытие, протяжённость), зоны сколов, коррозия, протечки, дефекты швов/водоотвода. При необходимости — мониторинг трещин (маячки/измерения во времени).
• Влажностный режим: источники воды (швы, водоотвод, трещины покрытия), влажность бетона в зоне наклейки, риск конденсации (контроль точки росы при производстве работ).
• Работоспособность узлов: опорные части, деформационные швы, анкеровочные зоны, сопряжения балка–диафрагма, состояние приопорного бетона.
• Технологические ограничения: доступ (подмости, люльки, подмостовое пространство), работа над водой, под движением транспорта, требования к организации движения и безопасности.

По результатам диагностики формируют: (1) расчётную модель с подтверждёнными исходными данными, (2) перечень подготовительных и ремонтных мероприятий, (3) схему усиления СВА с конструктивными мерами против отслоения, (4) программу контроля качества и испытаний.

4) Нормативная база (кратко и применимо)

• СП 164.1325800.2014 — проектирование усиления железобетонных конструкций композитными материалами: расчётные предпосылки СВА, требования к подготовке основания, стыкам и анкеровке, технологические условия и контроль качества.
• СП 35.13330.2011 — требования к проектированию мостов и труб; применяется при проверках и проектных решениях по мостовым сооружениям (в т.ч. при реконструкции и усилении).
• СП 46.13330.2012 — правила производства и приёмки работ при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте мостов и труб; применим как база по организации и приёмке работ на мостовых сооружениях.

Если в исходных данных отсутствуют подтверждённые сведения по армированию, бетону или фактической схеме работы, это должно быть отражено в проекте как ограничение применимости расчётных выводов и закрыто дополнительными обследованиями.

5) Подходы/сценарии усиления мостов (А–Б–В)

Вариант А — локальное усиление пролётного строения

Применяется при локальном дефиците по изгибу или при локальных повреждениях силовых элементов пролёта (балок, ригелей, ребер плиты) при сохранённой работоспособности опорных узлов. Типовые решения: продольные ленты/ламели по зоне растяжения; локальные усиления в местах концентрации моментов. Обязательны проектные меры против отслоения в концевых зонах усиления.

Ограничения: недопустимо усиливать только пролёт при наличии признаков дефицита по срезу в приопорных зонах или при неисправных опорных частях/швах, вызывающих ударные воздействия и увлажнение.

Вариант Б — комплексное усиление пролёта и приопорных зон + устранение причин деградации

Применяется при системном дефиците несущей способности, при наличии наклонных трещин у опор, при необходимости повышения долговечности. Состав работ обычно включает: восстановление бетона и защитных слоёв, ремонт водоотвода/швов (как источник влаги), усиление по изгибу (ламели/ленты), усиление по срезу (U-образные охваты/хомуты), локальные решения в опорных узлах, защиту СВА от внешних воздействий.

Вариант В — санация/замена/конструктивная реконструкция (когда СВА недостаточно или неприменима)

Применяется, если невозможно обеспечить надёжную адгезию (постоянное увлажнение, конденсация, слабый поверхностный слой), если требуются кратные приросты несущей способности, если критичны требования к устойчивости/опорным узлам, либо если схема работы должна быть изменена (введение дополнительных элементов, замена пролётного строения, реконструкция опирания). В таких случаях СВА может применяться только как часть комплексного конструктивного решения, а не как единственный способ усиления.

6) Пошаговая технология усиления СВА (как инструкция)

6.1 Подготовка и организация работ

1. Проект и ППР: мостовые сооружения относятся к объектам повышенной ответственности; работы выполняют по проекту с утверждённым порядком производства работ и мероприятиями по безопасности.
2. Организация движения: при работах под проезжей частью и в зоне опор — временные ограничения, ограждения, схема организации движения, исключение динамических воздействий на период отверждения в критичных случаях (решение принимает проект/ППР).
3. Доступ: подмости/люльки/подвесные системы, безопасные подходы, страховка при работах на высоте и над водой.
4. Входной контроль: контроль партий материалов, сроков годности, условий хранения; оформление журналов контроля качества и условий производства работ.

6.2 Ремонт основания (если есть разрушения и коррозия)

1. Удаление слабого бетона: вскрытие до прочного основания, удаление отслаивающихся зон, очистка.
2. Работы с арматурой: очистка от коррозии, оценка потери сечения; меры защиты и восстановления по проекту. При значимых потерях сечения вопрос решается расчётом; наклейка СВА «поверх» без восстановления причин коррозии не считается достаточной мерой долговечности.
3. Восстановление геометрии: ремонтными составами восстанавливают профиль элемента и защитный слой; трещины ремонтируют по проекту (инъектирование/заделка) с учётом характера трещины.
4. Устранение источников воды: дефекты водоотвода, протечки в зоне швов и узлов устраняют до наклейки СВА, иначе риск потери адгезии и ускоренной деградации повышен.

6.3 Подготовка поверхности под наклейку (ключевой этап)

1. Профилирование: шлифование/фрезерование для удаления цементного молочка и получения несущего поверхностного слоя и требуемой шероховатости.
2. Выравнивание: устранение раковин и перепадов, чтобы исключить пустоты и локальные концентраторы напряжений в клеевом шве.
3. Скругление кромок: для охватов и переходов ткани выполняют фаски/радиусы (острые ребра повышают риск повреждения волокон и отслоения).
4. Очистка и обеспыливание: промышленный пылесос; удаление загрязнений, солевых отложений и остатков покрытий в зоне наклейки.
5. Контроль влажности и конденсации: основание должно быть сухим; температура поверхности — выше точки росы с запасом. Конкретные допустимые значения влажности/температуры принимаются проектом и технологической документацией системы.
6. Контроль адгезионной пригодности: при необходимости — испытания на отрыв на контрольных площадках; цель — подтвердить несущую способность поверхностного слоя.

6.4 Монтаж усиления пролётных строений

• Усиление по изгибу: ленты/ламели располагают вдоль элемента в зоне растяжения по расчёту; обеспечивают сплошной контакт и проектную толщину клеевого слоя. Концевые зоны усиления выполняют по проекту с мерами против отслоения (анкеровка/дополнительные слои/конструктивные решения).
• Усиление по срезу: в приопорных зонах применяют U-образные охваты/хомуты из ткани/ленты (если конструктивно реализуемо) с заданным шагом и длиной анкеровки. Обязательны фаски/радиусы и соблюдение нахлёстов.
• Стыки и нахлёсты: назначаются проектом; перенос стыков «по месту» без перерасчёта не допускается.

6.5 Усиление опор (стойки/пилоны/ригели опор)

Для опор, работающих преимущественно на сжатие с изгибом, распространённый механизм усиления — композитная обойма (обжатие/конфайнмент) за счёт кольцевой раскладки ткани/лент. Обойма повышает трещиностойкость и устойчивость к хрупкому разрушению при условии, что основание пригодно по прочности поверхностного слоя и отсутствуют активные разрушения. Раскладка по высоте, шаг, количество слоёв и требования к оголовку опоры назначаются расчётом по СП 164.

6.6 Отверждение, защита, приёмка

1. Отверждение: выдержка при заданных условиях (температура/влажность) с фиксацией параметров в журнале контроля.
2. Контроль дефектов: визуальный контроль (пузыри, складки, непропитанные зоны), простукивание/локальные проверки на пустоты по программе контроля качества.
3. Защита СВА: при воздействии влаги, реагентов, УФ и абразивных факторов предусматривают защитные покрытия/слои по проекту.
4. Испытания и мониторинг: при необходимости — контрольные статические/динамические испытания или инструментальный мониторинг деформаций и трещин по программе проекта.
5. Исполнительная документация: акты скрытых работ, исполнительные схемы раскладки, журналы условий, протоколы контроля.

7) Типовые ошибки и последствия (ошибка → почему возникает → что будет → как предотвратить)

• Наклейка на влажный бетон/при конденсации → не контролировали влажность и точку росы → пузыри, снижение адгезии, отслоение → контроль влажности, контроль точки росы, устранение водопоступления и стабилизация условий.
• Наклейка по слабому поверхностному слою → цементное молочко/пылеватый слой не удалён → отрыв усиления по поверхности бетона → профилирование до несущего слоя, обеспыливание, подтверждение адгезионной пригодности.
• Отсутствие фасок/радиусов под охваты → повреждение волокон и концентраторы напряжений → преждевременный отказ по отслоению/разрыву → выполнение фасок/радиусов в зонах охватов и переходов.
• Усиление по изгибу без проверки среза → усилили пролёт, но слабое место — приопорная зона → развитие наклонных трещин и локальные разрушения → обязательная проверка по срезу и назначение U-охватов/альтернативных мер.
• Стыки и анкеровка “по месту” → нарушение проектных длины/нахлёстов → отслоение в концевых зонах → стыки/нахлёсты/анкеровка только по проекту в логике СП 164.
• Игнорирование водоотвода и швов → вода продолжает попадать на конструкцию → ускоренная коррозия и деградация зоны наклейки → ремонт водоотвода/швов как обязательная часть комплекса работ.
• Отверждение при вибрациях/ударных воздействиях → трафик/работа оборудования вблизи зоны наклейки → нарушение клеевого шва и контактной зоны → организационные мероприятия по ППР, контроль условий отверждения.

8) Таблица выбора решения (инженерная)

9) Вывод: что делать в типовых случаях

• Начинать с обследования и расчётной модели: определить механизм дефицита (изгиб/срез/опоры/узлы) и подтвердить исходные данные по бетону, армированию и схеме работы.
• СВА работает при выполнении условий применимости: сухое основание, отсутствие конденсации, несущий поверхностный слой, проектные стыки и анкеровка по СП 164.
• Для мостов обязательна комплексность: устранение водопоступления и дефектов швов/водоотвода часто является условием долговечности усиления.
• При разрушенных опорных узлах, постоянном увлажнении, слабом бетоне у поверхности или необходимости кратного усиления — рассматривать конструктивные альтернативы (наращивание сечения, введение дополнительных элементов, реконструкция узлов) с возможным применением СВА как части решения.