Водонепроницаемость — одна из основных эксплу-атационных характеристик, определяющих надеж-ность и долговечность железобетонных конструкций. Проницаемость бетона в значительной степени зависит от состава бетонной смеси, качества уплотнения, ухода за бетоном, степени гидратации цемента и условий эксплуатации конструкции. Особо остро стоит вопрос о восстановлении водонепроницаемости бетона в условиях эксплуатации, при которых выявлены признаки разрушения вследствие размораживания, протечек воды или воздействия агрессивных по отношению к бетону растворов химических веществ.

Процессы бетонирования бетонных и железобетонных конструкций, режимы твердения бетона сопряжены с большой вероятностью образования температурных, усадочных и силовых трещин, наличием зон контакта свежеуложенной и затвердевшей бетонной смеси, наличием водяных прослоек под арматурой и частицами крупного заполнителя. Постоянная миграция влаги в массиве бетона за счет капиллярного подсоса, испарения, перепада температур на различных поверхностях являются определяющими факторами процесса интенсификации разрушения цементного камня. Воздействие химически агрессивных агентов в жидком и газообразном состоянии в присутствии жидкой фазы также ускоряет процесс разрушения бетонных конструкций.

Известно также, что от параметра проницаемости в значительной степени зависит и морозостойкость бетона. Анализ технического состояния железобетонных мостов в Западно-Сибирском регионе, эксплуатируемых более 20 лет, позволил сделать однозначные выводы о причинах разрушения железобетонных пролетных строений и опор, которые в подавляющем количестве случаев определяются высокой проницаемостью и низкой морозостойкостью бетона.

Задача подбора водонепроницаемых бетонов достаточно успешно решается при помощи современных технологий и различных добавок.

Более сложная задача — обеспечение водонепроницаемости бетона в эксплуатируемых конструкциях мостов. Снижение проницаемости бетонных конструкций достигается различными методами, но наиболее эффективным и радикальным признан способ защиты путем кольматации пор и капилляров бетона.

Экспериментальные исследования по повышению водонепроницаемости бетона проводились в ГУ НИИ строительных материалов при ТГАСУ с составом цементным защитным проникающего действия состава Кальматрон (ТУ 5745-001-47517383-00).

Принцип действия  состава Кальматрон сводится к проникновению его в матричный бетон, распределению раствора в свободном объеме тела бетона и затвердеванию единым монолитом, свойства которого подобны реологическим свойствам матричного материала.

Опытно-экспериментальные работы по внедрению технологии ремонта и восстановления железобетонных конструкций с использованием состава проникающего действия Кальматрон выполнены на мостах через р. Балахонка, р. Китат в Кемеровской области при участии специалистов ДРСУ-4 г. Анжеро-Судженска.

Наиболее ценным свойством состава Кальматрон является его высокая проницаемость в бетон и возможность регенерации старого бетона, что особенно важно при выполнении ремонтных работ. При этом, чем беднее рецептура бетонной смеси и ее остаточные характеристики, тем ярче проявляются каталитические и регенерирующие свойства состава Кальматрон. Работы по ремонту и восстановлению железобетонных пролетных строений и опор производились в полном соответствии с ВСН 24-88 “Технические правила ремонта и содержания, автомобильных дорог”.

При ремонте железобетонных мостов выполнялись работы по устранению дефектов поверхности бетона - шелушение, сколы, раковины, технологические и усадочные трещины. При глубине повреждений до 8–10 мм производилось послойное торкретирование поверхности раствором состава Кальматрон. Торкретированию подвергались разрушенные участки торцов тротуарных плит, ребра балок пролетных строений и боковые поверхности опор моста. Защитный состав Кальматрон наносимый методом торкретирования готовился в растворомешалке. Количество воды контролируется визуально и подбирается пробным нанесением приготовленной смеси на специальный щит. Правильно подобранная наносимая масса имеет факел одинакового цвета, а обработанная поверхность — жирный блеск. Для создания ровной и гладкой фактуры поверхности бетона, последний нанесенный слой через 10–15 минут разглаживался шпателями. Восстановленные поверхности через 3 часа укрывались мешковиной или нетканым материалом и обильно увлажнялись водой в течение 3-х суток.

Подготовительные работы включали очистку разрушенных участков от пыли, грязи, продуктов коррозии металлическими щетками с обязательной промывкой и увлажнением водой подготовленной поверхности железобетонных конструкций.

Контрольные образцы защитного покрытия из состава Кальматрон показали марочную прочность 38,5 МПа, показатель морозостойкости F 300, а по водонепроницаемости W 12.

Локальные сколы и разрушения железобетонных конструкций глубиной более 10 мм, участки повреждений бетона на балках пролетных строений с оголением арматуры, а также сквозные отверстия и сколы торцов балок восстанавливали по специальной технологии, обеспечивающей марочную прочность восстанавливаемой поверхности не ниже марочной прочности бетона самой конструкции. Для этих целей в качестве базовой цементной композиции использована специальная сухая ремонтная смесь РС-250 (ТУ 5745-011 -28825305-03), наполнитель — щебеночный отсев фракций до 5 мм и состав цементный проникающего действия Кальматрон. Соотношение ремонтной смеси РС-250 и состава Кальматрон в защитном покрытии 3:1. Подготовительные работы включали удаление слабого бетона, очистку поверхности и арматуры от пыли и продуктов коррозии металлической щеткой.

Отдельные участки, имеющие сильное загрязнение маслами и битумом, после механической очистки обработаны 10%-ным раствором каустической соды с последующей промывкой струей воды. Перед нанесением защитного состава поверхность бетона грунтуется 5%-ным раствором состава Кальматрон. В случае необходимости устанавливалась специальная опалубка и оснастка, обеспечивающие высокое качество восстанавливаемой поверхности.

Исследования физико-механических характеристик ремонтной смеси с добавкой состава Кальматрон показали, что в условиях строительной площадки марочная прочность восстанавливаемого бетона не ниже марки М 400, а показатель водонепроницаемости гарантирован на уровне не ниже W12. Обследование пролетных строений, тротуарных блоков и опор после годичной эксплуатации мостов показало, что восстановленные участки не имеют каких-либо повреждений, трещин, сколов, шелушения и т. п. Восстановленные участки сохраняют хорошую адгезионную прочность и высокие эксплуатационные характеристики.

Особую сложность представляет решение задачи по восстановлению несущей способности железобетонных конструкций, имеющих различные типы трещин, в том числе и силовые. Обследование моста через реку Балахонка показало, что железобетонный ригель береговой опоры имеет две сквозные силовые трещины с общим раскрытием от 1,5 мм до 3,5 мм. Согласно ВСН 25-88, трещины с общим раскрытием до 2-х мм должны разделываться путем вырубки вдоль трещин пазов размером 1х0,5 см и после очистки заполнаться эпоксидно-цементным раствором. Трещины с общим раскрытием свыше 2 мм в обычных условиях и более 0,2 мм в условиях агрессивной среды рекомендуется инъектировать под давлением специальными составами. Для инъектирования трещин используют специальные иъекторы, инъекционные трубки, шланги, ручные насосы или пневматические нагнетатели, работающие от компрессора.

Предварительно в створе силовой трещины в бетоне просверливались отверстия глубиной 80–120 мм диаметром 10 мм в которые устанавливались инъекторы соответствующего диаметра. Затем производилось их омоноличивание и герметизация инъекторов при помощи эпоксидного клея ЭД-20. Через сутки производилось контрольное нагнетание в трещины воды для проверки герметичности инъекторов и увлажнения внутренних поверхностей бетона. В качестве нагнетаемого раствора использовалась так называемая жидкая фаза состава проникающего действия Кальматрон. В рабочей емкости при помощи электродрели производилось перемешивание состава Кальматрон с водой. Оптимальное соотношение подбирается опытным путем и зависит от типа нагнетательного устройства, диаметра инъектора и ширины раскрытия трещины. При приготовлении инъекционного раствора следует добиваться гелеобразной концентрации раствора, обеспечивающей осаждение песчаной фракции состава Кальматрон в рабочей емкости, которую следует отделить от жидкой фазы имеющей более высокую проникающую способность. Начало работ по инъектированию состава проникающего действия Кальматрон должно быть не ранее чем через 10 минут после приготовления раствора. Состав проникающего действия Кальматрон инъектируется в трещину до полного ее заполнения. Определяющим признаком полного насыщения трещины раствором является появление инъектируемого состава в трещинах на смежных плоскостях ригеля. Демонтаж инъектора производится путем срезания трубок заподлицо с бетонной поверхностью. Трещины по плоскостям ригеля при помощи шпателей обмазывались составом Кальматрон, укрывались мешковиной и обильно увлажнялись водой в течение 3 суток. На период производства работ по ремонту железобетонного ригеля методом инъектирования максимально ограничивалось движение транспорта по мосту, введено было ограничение скорости транспортных средств с переносом движения вне зоны ремонтируемого участка. В ходе работ выполнено также усиление ригеля путем дополнительного армирования верхнего пояса. Испытания моста на эксплуатационные нагрузкм показало, что после выполнения работ по инъектированию трещин составом проникающего действия Кальматрон полностью восстановлена несущая способность ригеля моста. Произошло полное омоноличивание силовых трещин. В настоящий момент ведутся комплексные наблюдения за техническим состоянием моста.

Определенные перспективы по использованию состава проникающего действия Кальматрон связаны с возможностью его применения при устройстве гидроизоляции проезжей части. Экспериментальные исследования показали высокую эффективность данной технологии при строительстве и ремонте железобетонных мостов. В настоящий момент ведутся работы по созданию нормативной базы для данной технологии, обеспечивающей высокую степень эксплуатационной надежности конструкции ездового полотна с гидроизолирующим слоем из бетона с добавкой состава проникающего действия Кальматрон. Замена традиционно используемого для устройства гидроизоляции рулонного наплавляемого материала “Мостопласт” на водонепроницаемый, морозостойкий и химически стойкий бетон с добавкой состава Кальматрон позволит увеличить ресурс эксплуатационной надежности железобетонных мостов, по экспериментальным данным, не менее чем в два раза.