Обсуждаемый вопрос
Как применяется гернитовый шнур для герметизации деформационных швов в мостовых сооружениях и дорожных покрытиях? Какие нормативные требования предъявляются к уплотнительным материалам для мостов согласно СП 35.13330.2011? Как обеспечивается работоспособность гернита в условиях интенсивного динамического нагружения от транспортных средств и циклических температурных деформаций пролётных строений?
Краткий ответ
В дорожном и мостовом строительстве гернитовый шнур применяется как элемент многослойной герметизации деформационных швов мостовых сооружений, а также для уплотнения швов в цементобетонных дорожных покрытиях. В мостах гернит работает в составе конструкций деформационных швов (КДШ), обеспечивая первичное уплотнение зазора. Ключевыми требованиями являются стойкость к динамическим нагрузкам (до 10⁷ циклов), сохранение эластичности при температурах от -60°C до +80°C и стойкость к воздействию противогололёдных реагентов. Проектирование ведётся по СП 35.13330.2011, ОДМ 218.2.025-2012 и ГОСТ 19177-81.
Расширенный ответ
Деформационные швы мостовых сооружений: классификация и требования
Согласно СП 35.13330.2011 «Мосты и трубы», деформационные швы мостовых сооружений классифицируются по величине воспринимаемых перемещений:
| Тип КДШ | Макс. перемещение, мм | Конструктивное решение | Применение гернита |
|---|---|---|---|
| Закрытый | до 25 | Герметик поверх шва, без металлических элементов | Гернит как основа под мастику, D = 30–50 мм |
| Заполненный | 25–50 | Металлические окаймления + резиновый компенсатор | Гернит в качестве дополнительного уплотнения под компенсатором |
| Перекрытый | 50–100 | Скользящие листы + резиновый компенсатор | Гернит в боковых зазорах, D = 40–60 мм |
| Модульный (гребенчатый) | 100–500 | Несущие балки + резиновые профили | Гернит в узлах примыкания к проезжей части |
| Консольно-пальцевой | до 1000 | Пальцевые консоли + дренажные лотки | Гернит в дренажных каналах и примыканиях |
Основные требования к деформационным швам мостов по СП 35.13330.2011:
- Водонепроницаемость (исключение протечек на нижележащие конструкции).
- Плавность проезда (отсутствие динамических ударов при наезде колеса).
- Износостойкость (срок службы не менее 10–15 лет для КДШ с резиновыми элементами).
- Ремонтопригодность (возможность замены уплотнительных элементов без остановки движения).
- Стойкость к противогололёдным реагентам (хлориды натрия, кальция, магния).
Расчёт температурных перемещений пролётных строений
Перемещения в деформационных швах мостов определяются расчётом по СП 35.13330.2011 с учётом следующих факторов:
Температурное перемещение:
ΔLt = α · L · Δt · kдл
где:
α = 1,0×10⁻⁵ 1/°C — коэффициент линейного расширения железобетона
α = 1,2×10⁻⁵ 1/°C — для стали
L — длина цепочки пролётных строений, м
Δt — расчётный перепад температур, °C
kдл = 1,2 — коэффициент, учитывающий длительные деформации
Пример расчёта для сталежелезобетонного моста:
L = 84 м (3 пролёта по 28 м, неразрезная система)
Δt = 90°C (от -45°C до +45°C для района с холодным климатом)
ΔLt = 1,0×10⁻⁵ · 84000 · 90 · 1,2 = 90,7 мм
С учётом усадки и ползучести бетона (дополнительно 15–20%):
ΔLсум = 90,7 · 1,2 = 108,8 мм
Требуется КДШ с допустимым перемещением не менее 110 мм.
Для гернитового шнура, работающего в составе КДШ, критичным является не абсолютная величина перемещения, а амплитуда циклических деформаций, которую он должен воспринимать без потери герметичности. При амплитуде более 20–25 мм однослойное уплотнение гернитом становится неэффективным, и требуется применение резиновых компенсаторов специального профиля.
Конструкции деформационных швов с применением гернита
КДШ закрытого типа
В швах закрытого типа гернитовый шнур укладывается в зазор между торцами пролётных строений и служит основанием для слоя мастики. Конструкция включает:
- Гернитовый шнур диаметром 30–50 мм, обжатый на 30–40%, уложенный в зазор.
- Слой тиоколовой или полиуретановой мастики толщиной 20–30 мм поверх шнура.
- Щебёночная обсыпка верхнего слоя мастики для повышения износостойкости.
Достоинства: простота конструкции, низкая стоимость, ремонтопригодность. Недостатки: ограниченная долговечность (5–8 лет), необходимость периодического обновления мастичного слоя.
КДШ с резиновым компенсатором
В швах с резиновым компенсатором гернитовый шнур выполняет вспомогательную функцию — уплотнение зазора между металлическим окаймлением и бетоном пролётного строения. Шнур диаметром 20–30 мм устанавливается в паз окаймления перед омоноличиванием. Это предотвращает проникание воды под окаймление и коррозию анкерных выпусков.
КДШ модульного типа
В модульных КДШ гернитовый шнур применяется для герметизации узлов примыкания крайних балок к переходным зонам и для уплотнения дренажных каналов. Диаметр шнура подбирается в зависимости от ширины зазора и составляет 20–40 мм.
Гернитовый шнур в цементобетонных дорожных покрытиях
Цементобетонные покрытия автомобильных дорог и аэродромов разрезаются температурными швами на плиты. Согласно СП 34.13330.2012 «Автомобильные дороги», расстояние между швами сжатия составляет 4–6 м, между швами расширения — 25–50 м в зависимости от климатических условий.
Гернитовый шнур в дорожных покрытиях применяется для герметизации:
| Тип шва | Назначение | Диаметр гернита, мм | Особенности установки |
|---|---|---|---|
| Шов расширения | Компенсация температурного расширения плит | 20–40 | Устанавливается на всю глубину шва, обжатие 30–50% |
| Шов сжатия | Организация контролируемого трещинообразования | 10–20 | Устанавливается в верхней части шва на глубину 20–30 мм |
| Продольный шов | Разделение полос движения | 15–25 | Устанавливается на глубину 30–40 мм |
| Шов примыкания | Сопряжение с обочиной, бордюром | 20–30 | Устанавливается на всю глубину с защитой мастикой |
Расчёт ширины шва расширения в цементобетонном покрытии:
bш = α · L · Δt + bmin
где:
α = 1,0×10⁻⁵ 1/°C — коэффициент линейного расширения бетона
L — расстояние между швами расширения, мм
Δt — расчётный перепад температур, °C
bmin = 5–10 мм — минимальный зазор (исключает смыкание плит)
Пример: L = 30 000 мм, Δt = 70°C
bш = 1,0×10⁻⁵ · 30000 · 70 + 10 = 21 + 10 = 31 мм
Принимаем bш = 30 мм, Dшн = 30 / (1 – 0,35) ≈ 46 мм → D = 50 мм
Динамические нагрузки и их влияние на гернитовое уплотнение
Мостовые сооружения и дорожные покрытия подвергаются интенсивному динамическому воздействию от движущегося транспорта. Характерные параметры нагружения:
| Параметр | Автомобильная дорога | Мостовое сооружение |
|---|---|---|
| Расчётная нагрузка | АК (115 кН на ось) | АК + НК (до 186 кН на ось) |
| Динамический коэффициент | 1,0–1,3 | 1,0–1,3 (для КДШ до 2,0) |
| Частота нагружения | до 10⁴ циклов/сутки | до 5×10⁴ циклов/сутки |
| Скорость движения | до 130 км/ч | до 110 км/ч |
| Ударное воздействие | Умеренное | Значительное (неровности в зоне шва) |
Под действием динамических нагрузок в гернитовом шнуре, работающем в составе КДШ, возникают следующие эффекты:
- Циклическое сжатие-восстановление с частотой, соответствующей частоте проезда автомобилей. При интенсивности 20 000 авт./сутки и сроке службы 10 лет количество циклов достигает 7,3×10⁷.
- Разогрев материала за счёт гистерезисных потерь при циклическом деформировании. Повышение температуры может достигать 5–10°C, что необходимо учитывать при оценке термостойкости.
- Накопление остаточных деформаций (усталость). Для гернита плотностью 400–600 кг/м³ остаточная деформация после 10⁶ циклов сжатия на 30% не превышает 10–15%.
Оценка усталостной долговечности гернита при циклическом нагружении:
Nf = N0 · (ε0 / εa)m
где:
Nf — число циклов до разрушения (потери 50% упругости)
N0 = 10⁶ — базовое число циклов
ε0 = 0,30 — базовая амплитуда деформации
εa — рабочая амплитуда деформации
m = 3–5 — показатель усталостной кривой (экспериментальный)
Стойкость к противогололёдным реагентам
В зимний период дорожные и мостовые сооружения подвергаются воздействию противогололёдных реагентов (ПГР). Основные типы ПГР и их влияние на гернитовый шнур:
| Тип ПГР | Химический состав | Концентрация | Влияние на гернит |
|---|---|---|---|
| Хлорид натрия (техническая соль) | NaCl | до 23% (раствор) | Слабое (набухание 1–2%) |
| Хлорид кальция | CaCl₂ | до 32% | Умеренное (набухание 2–5%) |
| Хлорид магния (бишофит) | MgCl₂ | до 28% | Умеренное (набухание 3–6%) |
| Ацетаты (калия, натрия) | CH₃COOK, CH₃COONa | до 50% | Слабое (набухание 1–3%) |
| Формиаты | HCOOK, HCOONa | до 50% | Слабое (набухание 1–2%) |
Для защиты гернитового шнура от прямого контакта с ПГР в конструкциях КДШ предусматривается верхний слой мастики или резинового компенсатора, который принимает на себя агрессивное воздействие. Гернит, расположенный в глубине шва, контактирует только с профильтровавшимся раствором пониженной концентрации.
Технология установки гернита в мостовых КДШ
Монтаж гернитового шнура в конструкциях деформационных швов мостов имеет следующие особенности:
- Подготовка зазора: очистка торцевых поверхностей пролётных строений от наплывов бетона, пыли, масляных пятен. Обеспыливание сжатым воздухом.
- Грунтование бетонных поверхностей праймером, совместимым с применяемой мастикой.
- Установка шнура: шнур укладывается в зазор с обжатием 30–40%. Для обеспечения равномерного обжатия применяются специальные роликовые приспособления.
- Стыковка отрезков: соединение отрезков шнура по длине производится встык, без зазора. Места стыковки смещаются относительно стыков металлических элементов КДШ.
- Нанесение мастики: тиоколовая или полиуретановая мастика наносится слоем 20–30 мм поверх шнура с перекрытием бетонных поверхностей на 15–20 мм.
- Присыпка: свеженанесённая мастика присыпается щебнем фракции 5–10 мм для повышения износостойкости и снижения скользкости.
Важно! Установка гернитового шнура и нанесение мастики должны производиться при температуре не ниже -10°C (для тиоколовых мастик) и при отсутствии атмосферных осадков. Влажность бетонных поверхностей не должна превышать 5%.
Контроль качества и приёмочные испытания
Согласно ОДМ 218.2.025-2012 «Деформационные швы мостовых сооружений», контроль качества герметизации включает:
- Входной контроль гернитового шнура (плотность, диаметр, водопоглощение) — каждая партия.
- Операционный контроль установки шнура (глубина, обжатие) — каждый шов.
- Контроль адгезии мастики к бетону (адгезиметр) — выборочно, 10% швов.
- Испытание водонепроницаемости (пролив водой) — каждый шов.
- Инструментальная съёмка плавности проезда (3-метровая рейка) — каждый шов.
Заключение
Гернитовый шнур является важным элементом систем герметизации деформационных швов в дорожном и мостовом строительстве. Его основная функция — создание упругого основания под мастичный слой и первичное уплотнение зазора. Для обеспечения долговечности гернитового уплотнения в условиях интенсивного динамического нагружения, воздействия противогололёдных реагентов и циклических температурных деформаций необходимо строго соблюдать технологию установки, применять шнур рекомендованной плотности (400–600 кг/м³) и обеспечивать его защиту слоем мастики или резинового компенсатора. Проектирование и устройство деформационных швов должно выполняться в соответствии с требованиями СП 35.13330.2011 и ОДМ 218.2.025-2012.
Нормативные ссылки
- ГОСТ 19177-81 «Прокладки резиновые пористые уплотнительные. Технические условия»
- ГОСТ 267-73 «Резина. Методы определения плотности»
- ГОСТ 270-75 «Резина. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении»
- СП 35.13330.2011 «Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*»
- СП 34.13330.2012 «Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*»
- СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85»
- ОДМ 218.2.025-2012 «Деформационные швы мостовых сооружений на автомобильных дорогах»
- ОДМ 218.3.026-2012 «Рекомендации по применению противогололёдных материалов»
- ГОСТ 25621-83 «Материалы и изделия полимерные строительные герметизирующие и уплотняющие»
- СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций от коррозии»
- ГОСТ 30971-2012 «Швы монтажные узлов примыкания оконных блоков к стеновым проёмам»
- СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»
