Материалы для инъекционного ремонта и реконструкций: кейс Geoinject 2409

Инъекционные материалы и методы становятся все более востребованными в строительной отрасли благодаря своей эффективности и универсальности. Этот подход позволяет решать широкий спектр задач: от герметизации трещин и остановок активных течей до стабилизации грунта и даже подъема фундамента при реконструкции зданий. Современные инъекционные составы обеспечивают долговечность результата — минимальный гарантийный срок составляет 3 года, но в ряде случаев он может достигать 30 лет. 

Александр Ершов, менеджер по развитию бизнеса химической компании «Макромер», и Александр Халтанов, генеральный директор «ГРОСФ», делятся современными разработками и реальными примерами успешного применения материалов для инъекционного ремонта.

Какие проблемы можно устранить с помощью инъекционного метода

Инъекционные технологии нашли широкое применение в строительстве для решения множества сложных задач, связанных с ремонтом и защитой конструкций, зданий и сооружений, стабилизацией и искусственным закреплением грунтов. Инъекционный метод активно используется для гидроизоляции или восстановления фундаментов, стен, колонн, в целом для работы с каменными, кирпичными и железобетонными конструкциями. Чтобы его реализовать, создают специальные составы из одного или двух компонентов, используемых вместе или по очереди. 

Восстановление и достижение определенных эксплуатационных свойств строительных конструкций происходит путем нагнетания материала под давлением. Этот метод позволяет заполнять трещины, пустоты и полости, придавая им герметичность, также инъекционный метод позволяет изменять физико-механические свойства грунтов основания фундаментов. Наиболее специфические задачи, решаемые инъекционным методом:

1. Герметизация трещин. Статические и динамические трещины в строительных конструкциях могут формировать фильтрацию воды и препятствовать нормальной эксплуатации. Применение инъекционных материалов позволяет заполнить даже самые тонкие трещины, предотвращая дальнейшее развитие дефекта, обеспечивая надежную защиту от проникновения влаги.
2. Остановка активных течей. Когда вода активно проникает через образовавшиеся трещины или конструкционные сопряжения под напорным давлением, традиционные методы гидроизоляции могут оказаться неэффективными. А применение инъекционных материалов, например, на полиуретановой основе, наоборот, за счет определенных свойств позволяет быстро исключить поступление воды, так как состав быстро реагирует с водой, образуя плотную пену, которая блокирует поступление воды.
3. Силовое склеивание конструкций. Если необходимо восстановить отдельные элементы конструкций, применяют инъекционные смолы на эпоксидной и полиуретановой основе, которые создают адгезионно прочное соединение, возвращающее строительному элементу первоначальную несущую способность.
4. Противодействие «капиллярному» подъему влаги. Влага, поднимающаяся по телу, например, кирпичной стены от фундамента, может привести к образованию плесени, ухудшению свойств и постепенному разрушению материала. Инъекционные акрилатные гели или полиуретановые составы, инъецированные в определенный участок, образуют водонепроницаемый барьер, препятствующий дальнейшей миграции влаги.
5. Формирование противофильтрационных завес. При необходимости защитить подземные сооружения от проникновения грунтовых вод или предотвратить фильтрацию воды в грунтах обратной засыпки также используются инъекционные материалы, которые вводятся непосредственно в грунт, создавая непроницаемые барьеры вокруг сооружений.
6. Герметизация деформационных швов. Деформационные швы в конструкциях предназначены для компенсации деформаций строительных конструкций. Однако со временем они теряют герметичность. Инъекционные материалы помогают надежно герметизировать такие швы, предотвращая возможные протечки.
7. Стабилизация грунтовых оснований. Консолидация почвы под фундаментом здания может стать серьезной проблемой, приводящей к трещинам, осадкам и деформации конструкции всего здания. Инъекционные растворы, вводимые в грунт, укрепляют грунтовое основание и предотвращают дальнейшую осадку фундаментов.

Инъекционные материалы и технологии являются мощным инструментом в арсенале строителей и инженеров не только из-за возможности решения сложных задач. Главное — это возможность ремонта зданий, в условиях непрерывной эксплуатации. Нередко это объекты критической инфраструктуры, то есть остановить использование сооружения на время ремонта попросту невозможно. 

Например, инъекционные технологии применялись для ремонта различных участков Московского и Нижегородского метрополитена. В Лондонском метро с их помощью удалось устранить напорные течи при минимальных сроках простоя. В Японии методы применяются для стабилизации грунтов под зданиями после землетрясений. Особенно востребован инъекционный ремонт на гидротехнических сооружениях, плотинах ГЭС, например, для ремонта трещин и герметизации швов.

Современные материалы: как действуют и зачем созданы

Существует широкий спектр материалов и составов для инъекционных методов ремонта, восстановления или гидроизоляции. В большинстве своем они производятся путем химического синтеза.

• Составы на полиуретановой основе максимально универсальны, применяются для различных задач, связанных с гидроизоляцией железобетонных конструкций, усилением и стабилизацией грунтовых оснований, заполнением пустот и, в отдельных случаях, подъемом (лифтингом) конструкций, подверженных деформациям.
• Материалы на эпоксидной основе из-за своей структурной прочности используются, в основном, для конструкционного ремонта бетона, склеивания/герметизации сухих трещин.
• Акрилатная основа также пригодится для гидроизоляции конструкций или подземных сооружений. Ее важное свойство — можно обеспечить долгосрочную гидроизоляцию и устраивать противофильтрационные завесы.
• Составы на силикатной (органоминеральной) основе служат для усиления и консолидации пористых, разуплотненных грунтовых оснований, обладают повышенной прочностью, пожаробезопасностью, не вступают в реакцию с водой. Применяются для консолидации рыхлых грунтов и раздробленных пород.
• Микроцемент помогает закрепить и консолидировать слабые грунтовые основания. Это экономичный метод для заполнения пустот и тампонажных работ, где важны прочностные характеристики и не критичны сроки набора прочности цементных составов.

Как происходит выбор материала

Выбор материалов, их физических свойств для каждого конкретного вида работ происходит, исходя из целей и задач проекта, с учетом возможности использования того или иного оборудования. Составы по своим свойствам бывают вспенивающиеся (гидроактивные) и не вспенивающиеся (не гидроактивные); эластичные, например, для конструкций, которые подвержены деформациям и динамическим воздействиям, или жесткие для подъема фундаментов, имеющих просадку; гидрофильные или отталкивающие воду после окончания полимеризации (гидрофобные).

Для получения необходимых физико-механических характеристик состава под задачу необходима научная и производственная база. То есть состав инъекционного материала может и должен разрабатываться и создаваться с учетом всех специфических условий конкретного объекта и при достаточной компетенции научных сотрудников. Это нужно, чтобы контролировать конечные и промежуточные результаты на всех этапах проектов.

Быстринский ГОК: кейс Geoinject 2409

В научно-проектную компанию «ГРОСФ», г. Новосибирск, обратились с просьбой предоставить технические решения для усиления, стабилизации и подъема строительных конструкций на двух объектах Быстринского горно-обогатительного комбината: ремонтно-механическая мастерская и административно-бытовой комплекс ГОК. Оба объекта имели серьезные дефекты, вызванные изменениями в грунтовом основании: конструкции были деформированы, нарушилось их вертикальное положение, появлялись трещины. 

Строительным конструкциям требовался лифтинг (коррекция вертикального положения), усиление и стабилизация грунтового основания 48 столбчатых фундаментов. Ремонтные работы должны были учитывать, что действовать предстояло в ограниченном пространстве с инженерными коммуникациями и без остановки эксплуатации. Это означало, что невозможно использовать тяжелую технику и запрещать использование здания персоналом заказчика. Поэтому был выбран инъекционный метод с использованием специальных составов. Однако изначально не было уверенности, что этот метод и материалы позволят осуществить «лифтинг» (корректировку вертикального положения) конструкций.

Для проверки возможностей метода было решено провести тестовые испытания на одном из столбчатых фундаментов. Для проведения испытаний компания «Макромер», по заказу ООО «ГРОСФ» г. Новосибирск, разработала геотехническую полимерную расширяющуюся смолу Geoinject 2409 («Геоинжект»). Она отличалась от существующей линейки «Лапрол ИРБ» и была специально создана для усиления грунтового основания и подъема несущих строительных конструкций 4-этажного каркасного здания.

Тестовые испытания прошли успешно, величина подъема и корректировки конструкций составила в среднем 1 см, что было достаточно для определения возможности устранения аварийной ситуации.

После успешных тестов заказчик принял решение использовать инъекционный метод для усиления, стабилизации и коррекции вертикального положения всех 48 столбчатых фундаментов. Работы выполнялись в два этапа: сначала укрепление и стабилизация грунтов, затем корректировка положения конструкций. В результате проведенных работ удалось достичь изменения физико-механических свойств грунтов, остановить динамику осадок, вернуть безопасную эксплуатацию.

Один из этапов технологического процесса

Преимущества инъекционного метода по сравнению с традиционными

• Метод инъектирования с использованием геополимерной расширяющейся смолы Geoinject — это бережная технология, поскольку она не нарушает целостность и функционирование несущих конструкций здания. Отпадает необходимость в привлечении тяжелой техники для земляных работ.
• Инъекция смолы Geoinject осуществляется под строгим контролем: состав вводится в точных дозах, с заранее установленными параметрами и конечными характеристиками. Смола действует в четко ограниченной зоне, формируя нужные свойства грунтового основания.
• Использование смолы Geoinject дает высокую вероятность успеха благодаря контролируемому процессу: мы точно знаем, когда и как сработает материал. Он универсален и предсказуем, что делает его эффективным решением для многих строительных задач.
• По сравнению с микроцементами, Geoinject делает процесс чистым, без грязи, характерной для приготовления цементных смесей. Можно усилить грунтовое основание до нужных показателей: обеспечивается максимально возможное расширение и уплотнение состава, заполнение всех пустот и пор, даже при наличии воды.
• Результат виден сразу, так как реакция композиции происходит в заданное время.

У метода практически нет ограничений, кроме тех, что связаны с квалификацией исполнителей и необходимостью специального оборудования. Температурные и влажностные условия окружающей среды не ограничивают его применение.