Способ цементации бетонных конструкций
СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ БЕТОННЫХ ;КОНСТРУКЦИЙ, включающий нагнетание цементного раствора с добавкой и отверждение, отличающийся тем, что, с целью ускорения производства работ и сокрсццения расхода цементного раствора, нагнетание лоследнего и отверждение осуществляют при воздействии магнитного поля напряженостью 30 кДж/м, при этом цементный раствор содержит, мае %: Тонкомолотый цемент 50-40 Тонкомолотый магнетит 25-30 Вода . . остгшьное (Л о а СП «vj
ССЮЭ СОВЕТСКИХ ц
РЕСПУБЛИК
3(59 Е 04 В 1/66
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .
00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 32 97 75 1/29-33 (22) 08 .06. 8.1 (46) 23.03.83. Бюл. 9 11. (72) И,Д.Бойко и В.A.Çàâàðîâ (53) 693.542 (088. 8) .,(56) 1. ВТУ по ликвидации течей в эксплуатируемых сооружениях. ИО СССР, 1976, с. 34-39 ° .
2. Герметизация сооружений.
СПравочное пособие. И., ИО СССР,1979, с. 63-65 (прототип) .
„„Su„„1006657 А (54) (57) СПОСОБ ЦЕМЕНТАЦИИ БЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ, включающий нагнетание цементного раствора с добавкой и отверждение, отличающийся тем, что, с целью ускорения произ, водства работ и сокращения расхода цементного раствора, нагнетание последнего и отвержденйе осуществляют при воздействии .магнитного поля напряженостью 30 кДж/мз, при этом цементный раствор содержит, мас %: °
Тонкомолотый цемент 50-40
Тонкомолотый магнетит 25-30
Вода . остальн ое
1006687
Изобретение относится к ремонту подземных, котлонанных и подобных им сооружений и может быть использовано при устранении. течей и носстановлении герметичности бетонных ограждаю5 щих конструкций.
Известен способ цементации бетонных конструкций, включающий нагнетание цементного раствора и отверждение (1).
Наиболее близким к изобретению является способ цементации бетонных конструкций, включающий нагнетание цементного раствора с добавкой,ускорителей твердения и отверждение (2).
Недостаток. известных способов цементации состоит в весьма большом расходе раствора и длительном процессе его.нагнетания в конструкцию, так как раствор бесконтрольно уходит в толщину конструкции и даже за ее пределы, что приводит к непроизводительным и длительным затратам и длительным срокам ремонта соорежуний.
Целью изобретения является ускореwe производства работ и сокращение 25 расхода цементного раствора. указанная цель достигается тем, что согласно способу цеме.дотации бетонных конструкций, включающему нагнетание цементного раствора с добав- 30 кой .и отверждение, нагнетание цемент" ного раствора и отверждение осуществ- ляют при воздействии магнитного поля напряженностью 30 кДж/м3,при этом цементный раствор содержит, мас.Ъ: g5
Тонкомолотый цемент 50-40
Тонкомолотый магнетит 25-30 . Вода Остальное
Сущность предлагаемого способа цементации состоит н том, что устройст- gp на для нагнетания раствора, снабженные постоянным (электро) магнитами, позволяют создать в поверхностной части дефектной зоны конструкции магнитное поле, в которое подают цементный раствор с добавкой ферромагнетика, который задерживает раствор в магнитном поле, и в процессе отверждения
Образует непроницаемую преграду— своеобразную пробку. Это позволяет ускорить процесс цементации и предельно сократить расход раствора.
При необходимости более глубокой цементации конструкции достаточно увеличить давление нагнетания и пробить раствором магнитное силовое поле или отключить магниты, или нагнетать раствор без добавки ферромагнетикон с тем, чтобы на последнем этапе цементации использовать эффект пробки н магнитном силовом поле- 60 создать такую преграду в магнитном поле иэ раствора с добавкой ферромагнетиков в поверхностной зоне уплотняемой конструкции. После отнерж дения раствора устройства для его 65
1 нагнетания переносят на новое место для повторного применения.
Количество добавки ферромагнетика, преимущественно магнетита, подобно с таким расчетом, чтобы раствор намагнитился и удерживался в магнитном поле, не вытекал из него и в то же время не снижал способности отверждаться и не уменьшал своей прочности. При этом ферромагнетик должен быть измельчен на специальных мельницах.
Опытные обраэцы готонят по предлагаемой технологии. Образцы изготавливают н металлических формах и имеют размеры 20х20х20 мм, выдерживают до испытания н комнатных условиях при 18-20 С и влажности воздуха 60-80%..
Применяемые материалы соответствуют нормативам: портланд-цемент марки 500 (ГОСТ 10178), тонкомолотый порошок магнетита с объемным весом
,8 г/см . Компоненты раствора тщательно перемешивают в сухом ниде после чего добавляют воду до конденсации, удобной для заполнения форм.
Схватывание и твердение раствора происходит в наложенном поле; приготовленный раствор не выливается иэ форм при их переворачивании, т ° е. удержинается магнитным полем.
Испытания проводят на испытательной машине — на гидравлическом прессе ГСМ-20 со шкалой 1000. Образцы подвергают одноосному сжатию.
Нагрузку доводят до разрушения об разцов. Разрушенные образцы рассматривают также под лупой х5 с целью изучения структуры, Испытано пять вариантов образцов с добавкой магнетита и контрольные без магнетита по шесть образцов в каждой серии.
Процентное содержание компонентов тампонажного цементного раствора по массе и результаты испытаний образцов иэ него представлены н таблице.
На основании испытаний и анализа состава предлагаемого тампонажного цементного раствора с добавкой ферромагнетиков можно сделать. следующие выводы.
При добавке тонкомолотого.порошка магнетита в состав цементногo раствора его прочность нарастает, однако количество магнетита не должно превышать ЗОВ мас., так как невыполнение этого условия ведет к уменьшению количества цемента и снижению вяжущих свойств раствора или уменьшению его пластичности н связи с уменьшением количества воды, что в конечном счете уменьшает его прочность (варианты 1,6). Оптимальная добавка тонкомолотого магнетита в цементный раствор не снижает его прочности, а даже несколько повышает ее (нарианты 2 и
1006657
4) . Оптимальное соотношение компонентов предлагаемого тампонажного раствора следующее, мас Ъ; вибромолотого цемента 50-40, вибромслотого магнетита 25-30, воды 25-30.
Реализация предлагаемсго способа ожет быть показана на примере ис,.ольэования прижимной камеры с магнитами °
На чертеже показана установка для цементации конструкции по площади. установка содержит бачок 1 для раствора, шланги 2 с кранами, источник
3 сжатого воздуха, телескопический упор 4, винтовые домкраты 5, прижимают камеру б с герметиком 7 по кон- 15 туру камеры, постоянные магниты 8 по контуру камеры, уплотняемую конструкцию 9, магнитное поле 10 в дефектной зоне конструкции И дренажный патрубск 11. 20
Последовательность цементации предлагаемым способом следующая.
Дефектный участок конструкции очищают и подготавливают к нагнетанию в него раствора, после чего ус- танавливают устройство для нагнетания раствора в рабочее положение.
Герметичность прижимной камеры б на уплотняемой конструкции 9 обеспечивают с помоцью винтовых домкратов 5 и герметика 7 и проверяют сжатым воз- духом от источника 3. После проверки воздух спускают через дренажный патрубок 11, герметичный бачок 1 заполняют цементным раствором с добавкой ферромагнетика в подобранном составе и с помоцью сжатого воздуха от источника 3 нагнетают в конструкцию 9.
Цементный раствор с добавкой магнетита, попадая в магнитное поле 10, образует непроницаемую преграду и гер- ) иетизирует конструкцию. При этом вреМя цементации и расход раствора на нее сводятся до минимума, что в десятки раз меньше, чем при известном способе цементации. Выждав время, необ- l5 ходимое для отверждения раствора, устройство переносят на новое место работы. Если применить быстротвердеюций цемент, то время работы на одной позиции еще сократится. 50
Пример. Готовят цементный раствор, содержащий, мас. Ъ:
Тонкомолотый цемент 45
Тонкомолотый магнетит 28
Вода 27 55
Иньектор включает два магнита марки 16 БА190 и обеспечивает в зоне нагнетания суммарную напряженность магнитного поля порядка 30 кДж/м
Нагнетание .проводят сначала под давлением 1,2 кгс/см (два импульса по
10 с), а затем под давлением .
0,8 кгс/см (один импульс в течение й-.
20 с): Состав заполняет все трещины. Инъектор не вынимают иэ скважины
24 ч — до момента полного схватывания раствора; в это время кран на нем перекрывают, систему нагнетания отключают, снимают, промывают и подготавливают для повторного применения. Затем дефектное место зачищают.
Обследование показывает, что в поверхностной зоне трещины (скважины) на глубине 15 см в радиусе 30 си от наги етат ель ной трубки соэдаетс я непроницаемая пробка-из тампотажного раствора с добавкой ферромагнетика.
Если необходимо произвести нагнетание раствора на большую глубину, то.нужно либо увеличить давление нагнетания и пробить раствором магнитное поле, либо уменьшить величину напряженности магнитного поля.
В дальнейшем в зависимости от параметров бетонных конструкций, которые будут подвергаться цементации предлагаемым способом, необходимо до начала работ, как и при известном способе, произвести пробное.нагнетание и подобрать для конкретного случая оптимальные режимы нагнетани . (количество магнитов и магнитную энергию, давление нагнетания, глубину нагнетания, обеспечиваюцую заделку трецины и т.n.).
Качество цементации считается удовлетворительным, если удельное водопоглощение отремонтированной конструкции не превышает 0,01 л/мин мм вод. ст.м.
В обычных способах цементации скважины бурили на 2/3 толщины конструкции и нагнетание раствора велось до тех пор, пока давление в инъекторе не поднимается в течение 15 мин.
За это время было много случаев, когда раствор уходил по трещинам даже за пределы конструкции, и давление нагнетания падало, а не поднималось.
При применении предлагаемого способа не требуется бурить глубокие скважины, а нагнетание раствора ведут импульсами, сначала под давлением пробоя магнитного поля для заполнения более глубоко расположенных пустот (1-2 коротких импульса), а затем более длительный импульс под давлением, не превышающим сопротивление магнитного поля. В этом случае создается тампонажная пробка в поверхностной зоне цементируемой конструкции. При этом существенно сокрацается время тампонажных работ и расход тампонажного раствора,.т.е. обеспечивается существенная интенсификация цементации.
1006657
ПрочностБ образца на сжатие, В„к контрольному образцу
Варианты состава образцов вибромолото го цемента тонко-. молотого магнетита
Контроль ный образец без добавки магнетита
100 (400кгс/см ) 30
Вариант 1
30
30
35
25
50.
40
20
Составитель Г.Лебедев
Редактор Р.Цицик Техред К.NHtlbo Корректор А.Гриценко
Соотнскаение компонентов раствора мас В
Эаказ 2072/50 Тираж 722 Подписнее
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква,.Е-35, Рауюакая наб., д.4/5
Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4
88-92
100-102 .98-100
106-111
80-83
