Лёд вместо бетона в основании колонн: как мы заполнили пустоты нагнетанием под давлением

Объект и что произошло

Объект — монолитное каркасное строительство в Нижегородской области: поле вертикальных опор, пилонов и колонн, с которых начинается каркас здания. Опоры бетонировали зимой.

В нижней части опалубки остался лёд. Бетонная смесь, уложенная сверху, до самого основания не дошла: в зоне контакта с ранее забетонированной конструкцией вместо плотного бетона образовались пустоты, каверны и недобетонированные участки. Дефект вышел ровно там, где он опаснее всего — в основании опоры.

Заказчик состояние конструкций отследил сам и забил тревогу до начала следующего этапа. Это принципиально важный момент: пустоты в основании обнаружены до того, как на колонны легла нагрузка от перекрытий. Задача была поставлена прямо — устранить дефект и дать возможность продолжать монолитные работы.

Почему пустота в основании — не косметика

Основание колонны — сечение, через которое всё усилие от вертикальной опоры передаётся на конструкцию ниже. Раковина в середине колонны неприятна, но обычно локальна. Недобетонированная зона у нижней грани уменьшает фактическую площадь передачи нагрузки и меняет схему работы узла. Поэтому такой дефект относится не к отделке, а к несущей способности, и решать его нужно до нагружения.

Вторая особенность дефекта — он всегда больше, чем видно снаружи. Наружная кромка показывает лишь границу непролитой зоны, а её продолжение уходит внутрь сечения. Определить глубину полостей по фотографии нельзя, для этого нужны вскрытие и обследование. Мы приводим снимки как фиксацию внешнего вида, а не как оценку остаточной несущей способности.

Причина дефекта прямо связана с нарушением условий зимнего бетонирования. СП 70.13330.2012 в пункте 5.11.4 требует, чтобы состояние и температура основания и способ укладки исключали замерзание смеси в зоне контакта, а пункт 5.11.6 предписывает защищать полости от снега и дождя и удалять образовавшуюся на арматуре и опалубке наледь до укладки бетона (СП 70.13330.2012, раздел 5.11). Лёд в нижней зоне опалубки — это ровно тот случай, который норма и запрещает.

Почему нагнетание, а не заделка поверхности

Заполнить такую зону обычным нанесением ремонтного состава на доступную поверхность нельзя: раствор закроет наружную кромку, но не пройдёт в глубину полости. Нужен принудительный ввод материала внутрь — то есть подача под давлением.

Такой способ прямо предусмотрен профильным сводом правил. СП 349.1325800.2017 в пункте 6.4 включает инъектирование ремонтных составов в перечень способов восстановления бетона, а в приложении Г (пункт Г.5.1) называет инъектирование стандартным методом восстановления бетона в зоне трещин и пустот, допуская цементные составы и их подачу под давлением (СП 349.1325800.2017).

Практически работа выглядела так: ремонтную зону по периметру основания закрывали плотно прижатой обоймой, стыки герметизировали, снизу выполняли обваловку, чтобы раствор не уходил из зоны, и через подготовленные точки нагнетали рабочий раствор до появления его на противоположной стороне и по верхней кромке обоймы.

По фотографиям процесса можно судить об организации ремонтной зоны, но не о давлении нагнетания, расходе материала и степени заполнения скрытых полостей. Эти параметры определяются не внешним видом, а технологическим контролем на месте.

Характеристики применённого состава

Для заполнения основания применили сухую ремонтную смесь на цементной основе — безусадочную, быстротвердеющую, с мелким заполнителем и высокой подвижностью. Такое сочетание и делает состав пригодным для нагнетания: крупный заполнитель в узкой полости застревает, обычный ремонтный раствор в неё просто не идёт, а состав с усадкой после твердения оставит новый зазор на границе с бетоном.

Ключевые показатели по технической документации применённого состава сведены в таблицу ниже.

Несколько значений стоит прокомментировать отдельно. Крупность заполнителя не более 0,2 мм и расплыв по кольцу от 260 мм означают, что раствор способен пройти в узкие и замкнутые зоны, а не только заполнить открытую раковину. Расширение 0,2 ± 0,1 % в первые сутки — это компенсация усадки: материал не отходит от стенок полости, и контакт с существующим бетоном сохраняется. Сцепление с основанием не менее 2,0 МПа и прочность 30 МПа уже через сутки позволяют не останавливать стройку надолго.

Отдельно отметим, чего в документации нет. Нормируемые значения прочности на сжатие для возраста 3 и 7 суток в действующей технической карте состава не приведены. Мы их не интерполируем и не подставляем ориентировочные цифры: если промежуточная прочность критична для графика работ, её определяют испытанием контрольных образцов на объекте.

Результат и продолжение строительства

После ремонта заказчик продолжил монолитные работы и забетонировал плиты перекрытия второго этажа — то есть отремонтированные основания были нагружены по проектной схеме. Позднее заказчик сообщил, что прочность конструкции в основании колонн доходит до 100 МПа, и по его оценке это избыточно для данного вида строительства.

Здесь нужна честная оговорка. Значение 100 МПа мы приводим именно как обратную связь заказчика, а не как результат независимого испытания, выполненного нами. Протокол испытаний нам не передавался. Что можно утверждать твёрдо: показатель выше нормируемой 28-суточной прочности применённого состава — не менее 70 МПа, и заметно выше того, что требуется от бетона колонн в каркасном строительстве.

При этом универсального нормативного правила вида «колонны жилых и каркасных зданий всегда B25–B35» подтвердить не удалось: требуемый класс бетона назначается проектом и расчётом конкретной конструкции. Поэтому мы не сопоставляем сообщённые 100 МПа с «типовым классом колонн» — без проектной документации объекта такое сравнение было бы некорректным.

Практический итог по объекту простой: недобетонированные зоны в основаниях пилонов заполнены цементным ремонтным составом, поданным под давлением, конструкции нагружены перекрытием второго этажа, стройка продолжена без демонтажа опор и без переделки каркаса.

Тот же состав в футеровке колодцев и резервуаров

Этот же ремонтный состав мы применяем при футеровке существующих колодцев, шахт и резервуаров — и это не совпадение. В футеровке по старому бетону полимерный лист решает только одну задачу: отделяет среду от конструкции. Держать лист и воспринимать нагрузку должно основание, а оно у существующих сооружений почти всегда повреждено: выщелоченный бетон, раковины, разрушенные швы между кольцами, каверны у лотка.

Поэтому работа делится на два слоя ответственности:

• минеральный слой — восстановление геометрии и прочности бетонной стенки ремонтным составом, заполнение пустот и швов, вывод поверхности под облицовку;
• полимерный слой — лист ПНД или ПП, сваренный по швам в герметичную оболочку, работающий уже по подготовленному основанию.

Требования к минеральному слою здесь те же, что и на этом объекте: подвижность, чтобы состав шёл в узкие зоны и швы; отсутствие усадки, чтобы не образовался новый зазор; сцепление с существующим бетоном; быстрый набор прочности, потому что в колодце или шахте работают в стеснённых условиях и растягивать этапы дорого. Состав с проверенными на конструктивном ремонте показателями в этой роли надёжнее, чем универсальная штукатурная смесь.

Что забрать из этого объекта

• Лёд в нижней зоне опалубки — не мелочь. Норма прямо требует исключить замерзание смеси в зоне контакта и удалить наледь до укладки бетона. Экономия получаса на прогреве и очистке превращается в ремонт несущего узла.
• Дефект в основании ищут до нагружения. Здесь помогло то, что заказчик заметил проблему до бетонирования перекрытий, — ремонт выполнялся на ненагруженных опорах.
• Пустоту нельзя закрыть снаружи. Заделка кромки маскирует дефект: внутри остаётся полость и открытый доступ влаги к арматуре. Требуется подача материала под давлением.
• Материал выбирают по параметрам, а не по названию. Для нагнетания критичны крупность заполнителя, подвижность, безусадочность и сцепление, а не строка в прайсе.
• Цифры заказчика остаются цифрами заказчика. 100 МПа мы приводим как обратную связь, а не как собственный результат испытаний, и обозначаем это прямо.

И последнее — про то, чего не видно в таблице с МПа. Работа шла на открытой площадке, в сырость и холод, у самого низа опор — то есть на коленях на бетоне, с раствором и шлангами, по одной опоре за раз. Такие ремонты не бывают быстрыми и комфортными: устали изрядно, но справились и отдали объект в работу в срок.