Способ цементации бетонных конструкций Советский патент 1983 года по МПК E04B1/66 

Изобретение относится к ремонту подземных, котлованных и подобных и сооружений и может быть использован при устранении.течей и восстановлении герметичности бетонных ограждаю щих конструкций. Известен способ цементации бетон ных конструкций, включающий нагнета ние цементного раствора и отверждение 1. Наиболее близким к изобретению .является способ цементации бетонных конструкций, включающий нагнетание цементного раствора с добавкой ускорителей твердения и отверждение f2 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, чт.о приводит к непроизводительным и длительным затратам и длительным срокам ремонта соорежуни Целью изобретения является ускоре ние производства работ и сокращение расхода цементного раствора. Указанная цель достигается тем, что согласно способу цеме41тации бетонных конструкций, включающему нагнетание цементного раствора с добавкой.и отверждение, нагнетание цемент ного раствора и отверждение осуществ ляют при воздействии магнитного поля напряженностью 30 кДж/м,при этом цементный раствор содержит, мае.%: Тонкомолотый цемент 50-40 Тонкомолотый магнетит 25-30 .ВодаОстальн Сущность предлагаемого способа це ментации состоит в том, что устройст ва для нагнетания раствора, снабженн 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 магнит ,ном 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 прораствором магнитное силовое поле или отключить магниты, или нагнетать раствор без добавки ферромагнетиков с тем, чтобы на последнем этапе цементации использовать эффект пробки в магнитном силовом поле- создать такую преграду в магнитном поле из раствора с добавкой ферромагнетиков в поверхностной зоне уплотняемой конструкции. После отверж дения раствора устройства для его 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 образцы готовят по предлагаемой технологии. Образцы изготавливают в металлических формах и имеют размеры 20x20x20 мм, выдерживают, до испытания в комнатных условиях при 18-20с и влажности воздуха 60-80%. . Применяемые материалы соответствуют нормативам: портланд-цемент марки 500 (ГОСТ 10178), тонкомолотый порошок магнетита с объемным весом V г/см . Компоненты раствора тщательно перемешивают в сухом виде после чего добавляют воду до конденсации, удобной для заполнения форм. Схватывание и твердение раствора происходит в наложенном поле; приготовленный раствор не выливается из форм при их переворачивании, т.е. удерживается магнитным полем. Испытания проводят на испыта- тельной машине - на гидравлическом прессе. ГСМ-20 со шкалой 1000. Образцы подвергают одноосному сжатию. Нагрузку доводят до разрушения образцов . 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 из него представлены в таблице. На основании испытаний и анализа состава предлагаемого тампонажного цементного раствора с добавкой ферромагнетиков можно сделать, следующие выводы. При добавке тонкомолотого.порошка агнетита в состав цементного раствора его прочность нарастает, однако количество магнетита не должно превыать 30% мае., так как невыполнение этого условия ведет к уменьшению коичества цемента и снижению вяжущих свойств раствора или уменьшению его пластичности в связи с уменьшением количества воды, что в конечном счете уменьшает его прочность (варианты 1,6). Оптимсшьная добавка тонкоолотого магнетита в цементный раствор не снижает его прочности, а даже несколько повышает ее (варианты 2 и 4). Оптимальное соотношение компонен тов предлагаемого тампонажного раствора следующее/ мае %iвибромолотого цемента 50-40, вибромслотого магнети та 25-30, воды 25-30. Реализация предлагаемого способа южет быть показана на примере ис,пользования 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 контуру камеры, постоянные магниты 8 по контуру камеры, уплотняемую конструкцию 9, магнитное поле 10 в дефект .ной зоне конструкции И дрен- жный патрубок 11. Последовательность цементации предлагаемым способом следующая. Дефектный участок конструкции очищают и подготавливают к нагнетанию в него раствора, после чего уст. танавливают устройство для нагнетания раствора в рабочее положение. Герметичность прижимной камеры б на уплотняемой конструкции 9 обеспечивают с помощью 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 раствороь с добавкой ферромагнетика в подобранном составе и с помощью сжатЬго воздуха от источ ника 3 нагнетают в конструкцию 9. Цементный раствор с добавкой магнети та, попадая в магнитное поле 10, образует непроницаемую преграду и ге етизирует конструкцию. При этом вр Мя цементации и расход раствора на Нее сводятся до минимума, что в дес ки раз меньше, чем при известном сп собе цементации. Выждав время, необ ходимое для отверждения раствора, устройство переносят на новое место работы. Если применить быстротвердеющий цемент, то время работы на одной позиции еще сократится. Пример. Готовят цементный раствор, содержащий, мае. %: Тонкомолотый цемент 45 Тонкомолотый магнетит 28 Вода27 Иньектор включает два магнита мар ки 16 БА190 и обеспечивает в зоне нагнетания суммарную напряженность магнитного поля пор5щка 30 кДж/м . Нагнетание -проводят сначала под дав лением 1,2 кгс/см (два импульса по 10с), а затем под давлением 0,8 к ГС/см (один импульс в течение 20 с); Состав заполняет все трещины. Инъектор не вынимают из скважины 24 ч - яо момента полного схватывания раствора; в зто 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 см от нагнетательной трубки создается 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 згшисимости 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 нагнетанн;: (количество магнитов .и магнитную энергию, давление нагнетания, глубину нагнетания, обеспечивающую за- делку трещины и т.п.). Качество цементации считается удовлетворительным, если удельное водопоглощение отремонтированной конструкции не превышает 0,01 л/мин мм в од. 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 дгике за пределы конструкции, и давление нагнетания падало, а не поднималось. При применении предлагаемого способа не требуется бурить глубокие сквс1жины, а нагнетание раствора ведут импульсами, сначала под давлением пробоя магнитного поля для заполнения более глубоко расположенных пустот (1-2 коротких импульса), а затем более дпительный импульс под давлением, не превышающим сопротивление магнитного поля. В этом случае создается тампонажная пробка в поверхностной зоне цементируемой конструкции. При этом существенно сокращается время тампонажных работ и расход тампонажно.го раствора,, т.е. обеспечивается существенная интенсификация цементации.

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