Доклад, представленный на международной конференции "NO-DIG - 2010". Автор - Фомин Владимир Владимирович, Юрченко Ольга Владимировна, ООО «Линабонд Рус», (Россия, Санкт-Петербург).
Нарастающие темпы износа и неудовлетворительное техническое состояние коммунальной инфраструктуры требуют серьезного подхода к поиску эффективных решений проблемы их реконструкции и модернизации. Крайне ветхое состояние значительной части объектов, построенных 20-40 лет назад, приводит к негативным последствиям техногенного, санитарно-экологического и финансово-экономического характера, а затраты по устранению аварийных ситуаций и ликвидации их последствий в разы превышают финансирование по реконструкции и защите объектов. Не менее актуальна также и задача защиты строящихся конструкций, направленная на снижение последующих эксплуатационных расходов и увеличения сроков безаварийной работы сооружений.
Разрушения конструкций в большинстве случаев являются следствием процессов коррозии (как химической, так и микробиологической). Например, газовая коррозия бетона канализационных коллекторов может протекать со скоростью до 3 см в год, что приводит к стремительному разрушению сводов (см. рис. 1,.2).
В настоящее время широко известны технологии защиты конструкций на основе пленкообразующих полимеров (эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые) или листовых полимерных материалов с механическим креплением (полиэтилен, поливинилхлорид). К сожалению, все они имеют ряд существенных недостатков, ограничивающих их применение в системах коммунального хозяйства. Пленочные покрытия являются относительно тонкими и пористым, что приводит к развитию очагов поражения за покрытием в результате диффузии газов и паров через покрытие. При использовании листовых материалов «узкими местами» являются швы и механизм крепления листов (см. рис.3, 4).
С другой стороны, при быстром развитии бестраншейных технологий для прокладки и ремонта сетей и широком распространении полимерных материалов, следует отметить практическое отсутствие эффективных решений как для ремонта коллекторов большого диаметра, так и для ремонта и защиты больших емкостных сооружений.
В 1970-х гг коллективом ведущих американских специалистов Массачусетского технического университета во главе с Ричардом Бертрамом была разработана технология композитных полимерных покрытий Линабонд, способных сочетать в себе наиболее успешные характеристики разных полимерных материалов.
Основной принцип систем Линабонд - создание покрытия из микроячеистого структурного полимера - полиуретана и твердого, непроницаемого для газов и жидкостей, листа из поливинилхлорида (ПВХ), образующего в итоге единый монолит с исходной защищаемой структурой (см. рис.5).
Структурный полимер Линабонд – это двухкомпонентный полиуретановый материал, который наносится на подготовленную поверхность в жидком виде вручную или распылением слоем толщиной 5-200мм. В процессе нанесения полиуретан, до момента окончательной полимеризации, проникает в поверхностный слой бетона и формирует зону высокопрочного композитного материала, частично бетонного, частично полимерного.
На нанесенный полимер накладывается гибкий лист ПВХ, который химически связывается со слоем структурного полимерного материала. ПВХ обеспечивает абсолютную непроницаемость покрытия для большинства газов и жидкостей, а также для микроорганизмов.
Отличительные особенности покрытий Линабонд:
• Непроницаемость, химическая стойкость и химическая инертность.
ПВХ позволяет изготавливать экструдированные листы без микропор, являющиеся непроницаемыми для большинства жидких и газообразных веществ и доказавшие за 50 лет применения свою надежность при защите систем водоотведения. Как структурный полимер – полиуретан, так и ПВХ имеют отличную химическую устойчивость даже в агрессивных средах, что подтверждается результатами испытаний и позволяет прогнозировать срок службы покрытия не менее 50 лет. Также полимеры обладают высокой химической инертностью.
• Высокая адгезия, структурная прочность, сплошность покрытия.
Структурный полимер одновременно обеспечивает высокую адгезию к поверхностям, конструктивную прочность покрытия и поддерживающий слой для листа ПВХ. Полимер покрывает все 100% поверхности, поэтому исключается латеральная миграция жидкостей и газов в покрытии.
• Активатор Линабонд обеспечивает высокоэффективный связующий механизм, создавая молекулярную связь между листом ПВХ и структурным полимером.
В числе прочих особенностей – низкая шероховатость поверхности и низкое гидравлическое сопротивление, высокая абразивостойкость, нулевое водопоглощение, легкость санитарной обработки, эстетичный внешний вид (возможны различные цветовые решения ПВХ).
Для оценки механизмов, работающих в конечной структуре покрытия и обеспечивающих восстановление структурной прочности конструкций, важны испытания прочности на разрыв и сопротивления на сжатие материалов покрытия. При проведении теста на сжатие отдельно взятый структурный полимер выглядит много хуже бетона. Однако бетон не обладает огромной прочностью на разрыв - по этому параметру структурный полимер «обходит» его в 4–5 раз. (см. рис.6,7,8)
В целом более важно то, что в готовой конструкции «бетон-покрытие» структурный полимер и бетон работают вместе, образуя монолит, который по своим качествам превосходит каждый из входящих в негокомпонентов. Именно это иллюстрируют тесты на D-нагрузку для труб или тесты на изгиб для балок, защищенных покрытиями Линабонд. В обоих случаях наблюдается значительное повышение прочности защищенных конструкций и способность конструкций выдерживать динамические нагрузки без потери герметичности (без разрушения покрытия) (см. рис.9,10,11).
Не менее интересны результаты испытаний, показывающие способность покрытий выдерживать наружное гидростатическое давление. Фактически, этот показатель косвенно характеризует силу адгезии покрытия к защищаемой поверхности, а также говорит о возможностях защиты сооружений от инфильтрации. В результате теста при давлении водяной струи, равном 96,5 бар, через отверстие, просверленное в бетонном образце к покрытию, покрытие не отстает от поверхности бетона, а протечки появляются через боковые трещины в бетоне образца (см. рис.12,13,14).
Уникальные свойства покрытий Линабонд позволяют успешно применять их для решения задач восстановления утраченной структуры и несущей способности конструкций, повышения прочности и жизнестойкости, газо- и гидроизоляции, защиты от коррозии и обеспечения химической стойкости, придания конструкциям способности выдерживать переменные динамические нагрузки.
Монолитность композитного покрытия с исходной структурой, отсутствие полостей в покрытии и за покрытием, обеспечивает полное предотвращение разрушительных коррозионных процессов.
Исходя из этих возможностей, системы Линабонд используются как для защиты вновь строящихся сооружений, так и для ремонта существующих. Это относится к бетонным, железобетонным, кирпичным и металлическим конструкциям любой геометрической формы сооружений систем водоснабжения и водоотведения: трубопроводам и коллекторам диаметром более 1 м, емкостям систем водоснабжения и водоотведения любой геометрической формы: КНС, перепадным колодцам, пескоуловителям, аэротенкам, отстойникам, емкостям реагентного хозяйства, резервуарам чистой воды и т.д.
Этапы выполнения работ по созданию покрытия:
1. Подготовка поверхности (см. рис. 15)
Поверхность перед нанесением полимеров должна быть очищена от следов коррозии и отстающих частиц. Это традиционно реализуется пескоструйной обработкой или обработкой струей воды под давлением. Протечки ликвидируются с применением специальных составов. Подготовленная поверхность должна быть твердой, сухой, свободной от пыли, масла, жиров, ржавчины и других проникающих загрязнителей. pH поверхности должен находится в промежутке 7 – 12, температура поверхности – 18-32˚ С и минимум на 5˚ С выше температуры точки росы, чтобы предотвратить образование конденсата.
2. Разметка, раскрой и активация ПВХ (см. рис.16, 17)
Листы ПВХ следует предварительно разметить и разрезать, если это необходимо. Поверхности ПВХ, которые должны вступить в контакт со структурным полимером, следует активировать с помощью активатора. Его следует наносить специальным валиком или кистью.
Активированные листы ПВХ должны высохнуть прежде, чем произойдет контакт со структурным полимером. Процесс сушки занимает 10 – 15 мин в зависимости от условий окружающей среды. Благодаря специальному красителю, цвет активированной поверхности ПВХ несколько отличается от исходного, поэтому места активации легко определить визуально. Будучи однажды активированным, ПВХ остается в этом состоянии неограниченно долгое время, поэтому процесс активации можно выполнить заранее в любом удобном месте вдали от стройплощадки.
3. Грунтование поверхности (см. рис.18)
После подготовки поверхность грунтуется двухкомпонентным эпоксидно-уретановым праймером, смешиваемым непосредственно на месте проведения работ с помощью электродрели с насадкой-миксером. Материал можно распылять при помощи распылителя, наносить валиком или кистью. При нанесении необходимо поддерживать температуру воздуха рабочей зоны на уровне21˚ С или немного выше. Материал отвердевает до состояния «без прилипания» в течение 45-60 мин.
Структурный полимер можно накладывать после того, как праймер перестал быть липким, но не позднее трех дней после его нанесения.
В случае применения системы распыления структурного полимера, грунтование не проводится, так как полимер обладает достаточной энергией для проникновения в структуру субстрата.
4. Установка угловых элементов, выполнение сложных геометрических участков (см. рис.19)
Для этой цели используются предварительно раскроенные и активированные куски или фигурные элементы из гибкого ПВХ. Элементы устанавливаются на тонкий слой структурного полимера.
5. Нанесение структурного полимера (см. рис. 20, 21).
Структурный полимер – это двухкомпонентный состав. В зависимости от применяемой полимерной системы смешивание и нанесение полимера на поверхность может выполняться вручную с помощью дрели с насадкой-миксером и шпателя или с помощью специального оборудования для безвоздушного распыления двухкомпонентных смесей.
Период начального отвердевания составляет от 20 мин до нескольких часов, время полного отвердевания- 16-72 ч при 23˚ С. Для сокращения времени ремонта, если требуется достижение высокой прочности за короткое время, следует повысить температуру конструкции.
Собственная температура наносимого полимера составляет 50-65˚ С. Реакция полимеризации экзотермическая, поэтому после нанесения структурный полимер дальше разогревается и увеличивается в объеме в 1,5-4 раза. Свойство структурных полимеров расширяться способствует заполнению всех дефектов бетонных поверхностей.
6. Установка листа ПВХ и прижатие к полимеру (см. рис 22, 23).
Предварительно активированные листы ПВХ накладываются на поверхность нанесенного полимера от центра к краям или от одного края к другому так, чтобы под покрытием не оставался воздух и, с помощью специальных ручных виниловых роликов с упором, плотно прижимаются к ней. Если требуется, после аппликации ПВХ на 20-40 мин устанавливается временная формирующая и поддерживающая опалубка из гибкого упругого материала (например, из стеклопластика).
Лист ПВХ термопластичен, для обработки изгибов и сложных поверхностей можно использовать тепловую пушку или строительный фен, при нагревании покрытие легко «приспосабливается» практически к любой поверхности и сохраняет новую форму при охлаждении.
7. Выполнение швов между листами (см.рис 24).
При создании покрытия следующий лист ПВХ укладывается, перекрывая предыдущий на ширину около 10 см. Заполнение швов выполняют непосредственно структурным полимером или специальным материалом для швов. Материал для швов аналогичен структурному полимеру, но не увеличивается в объеме при полимеризации
8. Контроль качества (см.рис 25).
Визуальный осмотр и тесты на разрушение покрытия
Единственный дефект, который может возникнуть при неправильной установке покрытия, – пузыри воздуха под листом ПВХ. Для их обнаружения проводится обязательный визуальный осмотр готового покрытия.
В случае наличия пузырей больших размеров проводится местный ремонт покрытия: ПВХ в зоне пузыря вырезается и с помощью материала для швов пустота заполняется и накладывается заплатка из нового ПВХ.
Обязательным также является тест на силу адгезии покрытия к поверхности, который выполняется по специальной программе ежедневно при проведении работ. Тест показывает насколько хорошо выполнена работа. Образовавшиеся небольшие отверстия заделываются материалом для швов. Образцы покрытия, получающиеся в результате теста, маркируются и передаются на хранение.
В арсенале покрытий Линабонд есть система Linabond SP Mastic, особенностью которой является возможность полностью ручного создания покрытия без применения специального оборудования. Основной структурный полимер приготавливается с помощью электродрели с насадкой-миксером и наносится на поверхность с помощью шпателя.
Система SP Mastic применяется при строительстве новых сооружений и в комплексном ремонте для обеспечения газо- и гидроизоляции, защиты от коррозии и воздействия агрессивных сред. С ее помощью могут решаться не только задачи глобального ремонта, но также и локальный ремонт небольших конструкций или участков (см. рис.26).
Например, таким способом была проведена герметизация стыка труб железобетонного трубопровода диаметром 3,5 м на Акуловском гидротехническом узле и чугунного трубопровода диаметром 1 м под Рублевским ш. (г. Москва). В первом случае проблема связана с потерей герметичности стыка из-за подвижек грунта, подвижек самого водовода и температурных перепадов летом и в межсезонье. Следствие – потери воды из-за протечек и инфильтрация грунтовых вод в водовод. Во втором – несоосность проложенных труб привела к негерметичности раструбного соединения. Выполненное композитное покрытие обеспечивает герметичность стыков и устойчивость к динамическим воздействиям (см. рис.27, 28).
Другим примером может служить восстановление стального резервуара водонапорной башни РАО«РЖД» (НГЧВОД-5) в г.Тосно (Ленинградская обл.). Вследствие коррозии емкость имела сквозные дыры в области сварных швов днища и в нижней части обечайки. Ремонт с помощью системы Linabond SP Mastic выполнен внутри емкости в минимально короткие сроки без проведения каких-либо внешних строительных работ и сварки (см. рис. 29, 30, 31).
Аналогичным образом выполняется ремонт и защита колодцев. В частности, при выполнении ремонта сетей с прокладкой пластиковых труб любым бестраншейным способом. Покрытие восстанавливает разрушенные элементы, исключает инфильтрацию и полностью прекращает воздействие агрессивной внешней среды сточных вод на бетонную поверхность колодцев. При этом нет необходимости в проведении земляных работ с нарушением асфальтового покрытия и благоустройства, в использовании тяжелой техники, в демонтаже и утилизации старых колец.
Система покрытий Linabond также внесена в рекомендации по проектированию и строительству КНС для защиты приемных камер от коррозии.
При ремонте сильно поврежденных конструкций правильной геометрической формы, в тех случаях, где необходимо обеспечить значительное повышение прочности и несущей способности используется система Linabond Simulform. С помощью специальных направляющих и жестких листов ПВХ формируется внешний каркас. Структурный полимер впрыскивается в пространство между исходной поверхностью и каркасом, формируя монолитное с исходной конструкцией покрытие. Толщина слоя полимера варьирует от 1 до 20 см. Таким способом проводят ремонт балок, КНС, приемных камер, перепадных колодцев и др. (см. рис. 32)
Примером решения актуальной задачи восстановления утраченной вследствие газовой коррозии структуры бетонных конструкций и обеспечения долговременной защиты сооружений служит использование композитных покрытий Линабонд для ремонта действующих коллекторов сточных вод диаметром от 1200 мм.
Ремонт проводится выполнением покрытия стен и свода с использованием системы Linabond SP Pipeline без прекращения работы трубопровода и организации временных схем водоотведения. Не менее важным является сохранение поперечного сечения действующего коллектора по завершении производства ремонтных работ (см. рис 33).
Иллюстрацией служит успешное восстановление участка главного городского канализационного коллектора в г. Набережные Челны в октябре 2008 г. Был проведен ремонт и защита свода коллектора наполовину длины окружности сечения коллектора диаметром 2,5 м, длина участка – 150 м. Работы выполнялись в ограниченное время минимальных объемов транспортировки сточных вод и включали в себя этап организации технологического настила на всю длину ремонтируемого участка, пескоструйную очистку поверхности боковых стен и свода, создание композитного покрытия толщиной 30 мм из распыляемого полиуретана и непористых листов ПВХ (см. рис. 34, 35).
Уже более четверти века структурные полимерные системы Линабонд успешно применяются в практике ремонта и строительства сооружении ЖКХ во всем мире. Сооружения, отремонтированные в числе первых вначале 80-х гг находятся под постоянным наблюдением и до текущего момента не имеют нареканий.
Технология Линабонд многократно отмечалась на мировых конкурсах и удостоена награды Международного общества бестраншейных технологий (iSTT 2000). В 2009 году проекту с применением технологии Linabond® «Канализационные и очистные сооружения глубокого заложения в Сингапуре», присуждена ведущая международная премия Global Water Awards 2009 за выдающийся вклад в развитие мировой отрасли водоснабжения и водоотведения и защиту окружающей среды.
Материалы Linabond имеют все необходимые сертификаты, а также санитарно-эпидемиологические заключения о применении в трубопроводах и емкостях, контактирующих с питьевой водой.
Особо стоит отметить, что предприятие, отвечающее за состояние сооружений водоснабжения и водоотведения, имея в своем арсенале технологию Linabond, получает возможность проводить ремонтные и профилактические работы на любых объектах самостоятельно, без привлечения сторонних подрядных организаций. Компания «Линабонд Рус» обеспечивает необходимое обучение, аттестацию специалистов и необходимый инспекционный контроль качества выполнения работ.
Комментарии 0