Методы улучшения бетонной сцепления в проектах наложения и ремонта

Понимание конкретной сцепления при накладных и ремонтных работах

Длительные бетонные наложения и ремонт напрямую зависят от достижения прочной, прочной связи между новым материалом и существующей подложкой.Без достаточной адгезии практически неизбежны размолот, растрескивание и преждевременный отказ, трата времени, материала и денег.Для последовательного производства высококачественных, постоянных ремонтов подрядчики должны понимать физические и химические механизмы бетонной адгезии и применять проверенные методы подготовки поверхности, выбора связующего агента, совместимости материала, размещения и отверждения.

Сцепление между двумя бетонными слоями происходит за счет сочетания механических блокировок, химических связей и сил Ван-дер-Ваальса. Механическое блокирование доминирует, когда поверхность подложки шероховата для создания микроскопических неровностей, в которые проникает и затвердевает ремонтный материал. Химическое сцепление возникает в результате реакций между цементной пастой ремонта и экспонированной агрегатной и цементной матрицей старого бетона. Любые загрязняющие вещества, суточные или слабые поверхностные слои уменьшают эти механизмы, поэтому каждый шаг должен выполняться с точностью.

Поверхностная подготовка: необоротный фонд

Надлежащая подготовка поверхности является единственным наиболее важным фактором для успешной адгезии. Цель состоит в том, чтобы создать чистый, звуковой, шероховатый и правильно кондиционированный субстрат. Режущие углы здесь гарантируют плохую прочность связи независимо от качества последующих материалов или изготовления.

Механические методы подготовки поверхности

Механические методы удаляют поверхностные загрязнители и слабые слои при создании необходимой шероховатости. Общие методы включают:

• Стрельба — Двигатель стальной выстрел по поверхности с помощью центробежного колеса. Он удаляет суточное, грязь и тонкие покрытия при производстве однородного профиля. Глубина разреза может регулироваться размером выстрела и скоростью машины. Стрельба быстрая, с пылевым управлением и подходит для больших горизонтальных областей.
• Скарификация — Использует вращающиеся режущие барабаны с наконечниками вольфрама-карбида для физического абразирования бетона. Он может удалять более глубокие слои (до 1⁄4 дюйма или более) и хорошо работает на неровных поверхностях.Скарификация оставляет выгнутую текстуру, которая способствует механическому блокировке.
• Помол — Помолот алмаза производит плоскую, чистую поверхность с контролируемой шероховатостью. Он эффективен для удаления тонких покрытий, несовершенств поверхности и незначительных загрязнений. Измельчение не создает такой глубокий профиль, как выстрел или шрамирование, но подходит, когда требуется только подготовка к свету.
• Вода высокого давления — Вода при давлении от 10 000 до 40 000 пси (или выше) удаляет деформированный бетон, покрытия и грязь без повреждения звуковой подложки. Особенно полезна, когда пыль должна быть сведена к минимуму или когда присутствует химическое загрязнение. После взрыва воды, позвольте поверхности высохнуть до состояния насыщенной поверхности (SSD) перед применением ремонтного материала.
• Игловые масштабирующие и чипирующие молотки — карманные инструменты для небольших площадей, краев и вертикальных поверхностей. Они эффективны для удаления рыхлого материала и создания шероховатости, но должны использоваться осторожно, чтобы избежать микротрескания.

После любого механического метода удаляйте все обломки и пыль путем пылесосения, сжатого воздуха или промывки воды. Для склеивания необходима чистая поверхность, свободная от рыхлых частиц.

Химическая подготовка поверхности

Кислотное травление иногда используется для подготовки к свету или для удаления поверхностного загрязнения. Как правило, применяется разбавленный раствор муриатической или фосфорной кислоты, который позволяет реагировать, а затем тщательно промывается. Кислотное травление не рекомендуется для тяжелого ремонта или наложений , поскольку оно не удаляет достаточно глубоко и может оставлять остатки, которые ингибируют адгезию. Это может быть приемлемо только для небольших, неструктурных применений, где механические методы непрактичны. Всегда следуйте рекомендациям по безопасности при обращении с кислотами.

Кондиционирование поверхностной влаги

Состояние влажности подложки во время наложения или ремонта значительно влияет на прочность связи. Стандартная рекомендация - это состояние , насыщенное поверхностной сухим (SSD) . Поверхность предварительно промокла (обычно в течение 1-2 часов) и затем ей разрешено высыхать до тех пор, пока не останется стоячей воды, но поры все еще заполнены. Это предотвращает быстрое поглощение подложки водой из свежего ремонтного материала, что снизит соотношение воды и цемента на границе и ослабит связь. И наоборот, если поверхность слишком влажная, тонкий слой воды может образовываться между слоями, уменьшая адгезию. Для связывающих агентов или праймеров следуйте указаниям производителя - некоторые требуют влажной поверхности, другие - сухой поверхности.

Американский институт бетона (ACI) предоставляет подробные рекомендации по подготовке поверхности в таких документах, как ACI 546.3R (Руководство по материалам для ремонта бетона).

Обязательные агенты и праймеры

К подготовленной подложке наносят связующие агенты для формирования химического моста между старым и новым бетоном. Они могут значительно улучшить адгезию, особенно на подложках, которые трудно поддаются адекватной шероховатости или при работе с низководными ремонтными материалами, такими как полимерно-модифицированные растворы.

Типы агентов по облигациям

• Эпоксидные смолы — Двухкомпонентные системы, которые лечат, чтобы сформировать жесткую, непроницаемую пленку. Они предлагают очень высокую прочность связи и химическую стойкость. Эпоксидные связующие агенты идеально подходят для структурного ремонта и наложений, подвергающихся интенсивному движению или химическому воздействию. Они требуют тщательного смешивания и имеют ограниченное рабочее время.
• Праймеры полиуретана — Гибкие и влагостойкие, часто используемые при склеивании с влажными поверхностями или при некотором движении. Они могут применяться в более толстых слоях и эффективны на вертикальных и верхних поверхностях.
• Акриловые эмульсии (также называемые латексными связующими агентами) — Водные, легко наносимые и с низким запахом. Они обычно используются для тонких начинок и небольших патчей. Акриловые агенты улучшают адгезию за счет уменьшения усадки и увеличения прочности на стыке. Однако они могут не подходить для погруженных или постоянно влажных применений.
• Полимерно-модифицированные цементные суспензии — смесь цемента, мелкого песка и полимерного порошка или жидкости.Применяемые в качестве тонкого слоя непосредственно перед ремонтным материалом, они обеспечивают совместимый переходный слой, химически похожий с обеих сторон.

Процедуры подачи заявок на агентов по облигациям

Применять кабели строго в соответствии с инструкциями изготовителя. Общие этапы включают:

1. Убедитесь, что подложка чистая, звуковая и в указанном состоянии влажности.
2. Тщательно перемешайте связующее вещество (двухкомпонентные типы требуют тщательного пропорционирования и механического смешивания).
3. Применять с помощью щетки, ролика или спрея для достижения однородной, непрерывной пленки. Избегайте луж или пропущенных пятен.
4. Нанесите наложение или ремонтный материал, пока связующее вещество все еще липкое (в течение указанного открытого времени). Позволяя ему полностью высохнуть, это снизит эффективность; некоторые продукты требуют повторного нанесения, если поверхность становится сухой.
5. При структурном ремонте нанесите вторую покровную склеивающего агента, если первая покровная ткань поглощается слишком быстро, или используйте аккуратную эпоксидную жидкость, которая может быть запылена песком, чтобы создать шероховатую поверхность для ремонтного материала.

Техническое руководство Sika по связующим агентам предлагает подробные рекомендации по конкретным продуктам.

Совместимость материалов и дизайн смесей для сильной адгезии

Даже при идеальной подготовке поверхности и склеивающих агентах несовместимые ремонтные материалы могут вызвать отказ.Ключевые соображения включают тепловое расширение, модуль упругости и химическую совместимость.

Выбор совместимых накладных и ремонтных материалов

Ремонтный материал должен иметь коэффициент теплового расширения (CTE), близкий к коэффициенту подложки, чтобы минимизировать дифференциальные движения, которые напрягают линию связи. Аналогично, модуль упругости должен быть аналогичен, чтобы избежать несовместимости деформации под нагрузкой. Для наложений на больших площадях используйте материал с низкой усадкой (автогенной и сухой) для уменьшения скручивания и расслоения. Рассмотрите возможность использования компенсирующих сжатие или расширяющих цементов или Тип K цемента для уменьшения усадки.

Укрепление клетчаткой (стальной или синтетический) может улучшить прочность на растяжение в раннем возрасте и контролировать развитие трещин на интерфейсе. Микроволокна уменьшают растрескивание пластической усадки, в то время как макроволокна обеспечивают пластичность после крэка.

Примеси, которые улучшают адгезию

• Связывающие примеси — Добавляемые непосредственно в ремонтную смесь, они улучшают адгезию за счет увеличения липкости и уменьшения разделения воды.Обычные типы включают поливиниловый спирт (PVA), стироль-бутадиеновый каучук (SBR) и акриловые полимеры.
• Водоотводчики — снижают соотношение воды и цемента без ущерба для работоспособности, что приводит к более плотному и прочному бетону, который лучше связывается.
• Сокращение-снижение примесей (SRA) — уменьшение поверхностного натяжения поровой воды, уменьшение усадки сушки и связанных с ней напряжений на линии связи.
• Silica fume — высокореактивный поццолан, который уплотняет межфазную переходную зону (ITZ) между старым и новым бетоном, улучшая как связь, так и долговечность.

Работайте с производителем готовых смесей или используйте предварительно смешанный мешковый ремонтный продукт, который был разработан для наложения. Руководство по примесям Cemex предоставляют подробную информацию о соответствующих дозировках для улучшения связи.

Техники, которые максимизируют облигации

То, как размещается, консолидируется и завершается ремонтный материал, напрямую влияет на качество связи.Внимание к этим деталям предотвращает зажатый воздух, пустоты и слабые интерфейсы.

Размещение и консолидация

Для наложений толщиной менее 2 дюймов нанесите материал в непрерывной работе. Используйте скреду или вибрирующий стяжку для распространения и закрепления бетона, обеспечивая его заполнение всех поверхностных неровностей. Для более толстого ремонта или вертикального применения поместите материал в подъемники и консолидируйте с внутренними вибраторами (для толщины более 6 дюймов) или лужичными смесителями для небольших патчей. Избегайте нарушения слоя связующего агента; работайте с материалом из центра наружу, чтобы продвигать воздух вперед.

При использовании самоконсолидирующего бетона (СКЦ) для наложений проверьте, что смесь обладает достаточной пропускной способностью и стабильностью, чтобы избежать сегрегации.СКЦ снижает потребность в вибрации, но все же требует тщательного размещения для обеспечения полного контакта с подложкой.

Управление суставами и ключевыми путями

В больших накладках пилорамные или сформированные сужающиеся стыки должны выровняться с стыками в существующей плите для предотвращения отражающего растрескивания. Для ремонта образуются замки на стыке пластыря и существующего бетона путем распиловки канавки или с помощью долота для создания механического замка. Также наносят связующий агент на поверхность замка.

Температура и условия окружающей среды

Размещать бетонные наложения и ремонт, когда температура окружающей среды и подложки находится между 50°F и 90°F (10°C-32°C). Холодная погода замедляет гидратацию и может привести к тому, что склеивающие агенты станут хрупкими; горячая погода ускоряет испарение и может вызвать склеивание склеивающего агента до того, как ремонт будет сделан. Используйте солнцезащитные щитки, ветровые или испарительные замедлители по мере необходимости. Применяйте ремонтный материал как можно скорее после смешивания и всегда в течение указанного рабочего времени материала.

Лечение и защита для оптимального развития облигаций

Отверждение поддерживает влажность и температурные условия, необходимые для гидратации цемента и образования полимерной пленки в ремонтном материале.Неадекватное отверждение является основной причиной дебондинга.

Эффективные методы лечения

• Мокнутое отверждение — покрытие поверхности влажным чехлом, хлопковыми ковриками или пластиковым покрытием. Держите поверхность непрерывно влажной в течение как минимум 3-7 дней.Мокнутое отверждение является наиболее надежным методом для достижения максимальной прочности связи.
• Жидкие отверждающие соединения — Нанести распыляющее соединение, которое образует мембрану для удержания влаги. Используйте тип, совместимый с будущими покрытиями или наложениями (например, акриловыми или диссипирующими соединениями). Некоторые соединения содержат краситель, который облегчает проверку покрытия.
• Изоляционные одеяла — в холодную погоду используйте изолированные одеяла для поддержания повышенной температуры гидратации. Убедитесь, что они размещены непосредственно на бетоне или над пластиковым покрытием, чтобы предотвратить потерю влаги.
• Пароотверждение — Для сборных ремонтных элементов или в холодном климате пар низкого давления может ускорить усиление прочности, не повреждая связь. Температура должна контролироваться, чтобы избежать теплового удара.

Начните отверждение, как только завершится отделка, обычно в течение 15-30 минут после размещения. Для вертикального ремонта используйте влагоудерживающие ткани или нанесите отверждающее соединение сразу после того, как опалубка будет снята.

Ассоциация цемента Портленда (PCA) имеет комплексные рекомендации по отверждению бетонных наложений и ремонту.

Обеспечение качества и тестирование облигаций

Для проверки соответствия адгезии спецификациям проекта проводят испытания на прочность сцепления на испытательных панелях или на фактической работе. Общие методы включают:

Тест на вытягивание (ASTM C1583 / ACI 503.1)

Металлический диск прикрепляется к поверхности наложения эпоксидной кислотой, и сила растяжения прикладывается перпендикулярно плоскости до момента выхода из строя. Записывается режим отказа (клеящийся на интерфейсе, сцепляющийся в наложении, сцепленный в подложке или смешанный). Для наложений характерна минимальная сила отвода 200 пси (1,4 МПа) с более высокими значениями для структурного ремонта. Испытание в нескольких местах, особенно на холодных соединениях и вблизи краев пластыря.

Тесты Bond Shear

Для более толстого ремонта (например, > 4 дюйма) прочность сдвига может быть измерена с помощью испытаний на наклонный сдвига или сдвига ядра. Образец стержня загружается в сжатие под углом для оценки сопротивления связи напряжению сдвига.

Визуальный и акустический контроль

После отверждения проверьте наложение на блистеры, деламинированные участки или полые звуки при постукивании молотком (цепное сопротивление или круглое деламинирующее колесо). Деламинированные зоны должны быть отмечены и отремонтированы путем удаления и замены или инъекции эпоксидной кислоты с низкой вязкостью.

Стандарт ASTM C1583 подробно описывает процедуру испытания на отвод.

Для дальнейшего чтения обратитесь к ACI 546.3R: Руководство по материалам для ремонта бетона и Техническое руководство ICRI No 310.1R для стандартов подготовки поверхности.