1.6. Обеспечение долговечности опорных конструкций

Рассмотрим теперь основные средства защиты, предусмотренные в типовых проектах, по обеспечению долговечности эксплуатируемых опорных конструкций.

Рис. 1.24. Схема расположения арматуры в ростверке (а) и свае (б)

Металлические опорные конструкции на стадии изготовления и монтажа должны были окрашиваться. Всеми типовыми проектами предусматривалось нанесение двух слоев лакокрасочного покрытия по грунту. В практике строительства для защиты опор и ригелей применялись в основном масляные краски. Сроки службы их невелики. Обычно срок службы двухслойного покрытия не превышает 3-4 лет. Поэтому в процессе эксплуатации покрытия должны периодически восстанавливаться. Типы покрытий должны выбираться в зависимости от условий эксплуатации.

Рис. 1.25. Двутавровый фундамент типа Д для опор гибких поперечин

Железобетонные опоры в процессе эксплуатации окрашивать не требуется. В них арматура защищена от внешней среды слоем бетона. Толщина защитного слоя бетона должна быть около 20 мм в железобетонных опорах и 50 мм в фундаментах.

Рис. 1.26. Схема расположения арматуры (а) и заделка анкерных болтов (б) в двутавровых фундаментах типа Д

Окраска железобетонных опор может оказаться целесообразной только в тех случаях, когда на них попадают минерализованные воды из близлежащих водоемов.

Опоры и фундаменты должны были изготовляться из бетона на портландцементе. Фундаменты, предназначенные для эксплуатации в агрессивных средах, рекомендовалось изготовлять с применением специальных цементов, в частности сульфатостойкого. В качестве дополнительного средства защиты железобетона от почвенной коррозии и блуждающих токов в проектах, разработанных в период 1955-1960 гг., рекомендовалась битумная мастика, наносимая слоем 3-5 мм, а позднее вместо нее - более долговечная мастика изол. Свайные фундаменты рекомендовалось пропитывать петролатумом при температуре 120-130 °С. Глубина пропитки должна быть не менее 3 мм.

Практическое применение нашли только битум и мастика изол, но, к сожалению, качество покрытий было низким. Рекомендованный технологический цикл, включающий в себя подготовку поверхности, не выдерживался. Чисто битумные покрытия оказались недолговечны из-за недостатков, присущих самому материалу. Битум представляет собой многокомпонентную коллоидную систему, включающую в себя масла, при испарении которых происходит охрупчивание материала. Битумы склонны к водопоглощению. Электроизоляционные их свойства в водных средах низкие. Как показывают измерения, электрическое сопротивление опор и фундаментов, на которые нанесены битумные покрытия, после 1-2 лет эксплуатации всего в 1,5-2 раза выше, чем у опор без этих покрытий. Изольное покрытие лучше битумного, но материал этот выпускается в ограниченном количестве.

Лучшим видом гидроизоляции является пропитка. На широкое внедрение этого метода в дальнейшем и следует ориентироваться. Такое покрытие не будет повреждено даже в условиях вибропогружения фундаментов.

Для предотвращения токов стекания с рельсов через цепи заземления и арматуру опор применяются изолирующие детали, которые устанавливаются в узлы стыкования заземленных на рельсы конструкций от опор и фундаментов. С этой целью болты закладных деталей изолированы от бетона с помощью резиновых втулок, а под опорные шайбы были установлены прокладки. При качественном выполнении работ такая изоляция обеспечивала требуемое электрическое сопротивление опор. Но, к сожалению, далеко не всегда изолирующие втулки оставались в проектном положении после монтажа закладных деталей. Из-за отсутствия сцепления втулок с бетоном они часто проскальзывали внутрь опор. Надежность изоляции была резко повышена, когда под закладные детали стали устанавливать специальные изолирующие втулки - прокладки, выпуск которых был налажен в 1979 г.

Конструкция изолированного соединения с указанными деталями приведена на рис. 1.27.

Рис. 1.27. Схема изоляции закладных деталей от бетона опор: 1 - опора; 2 - изолирующие детали; 3 - закладная деталь

Для изоляции ригелей жестких поперечин, заземляемых на рельсы, от опор в их узлы стыкования также устанавливаются изолирующие прокладки (рис. 1.28). На Донецкой дороге в экспериментальном порядке в узлы стыкования ригелей с опорами установлены мощные керамические изоляторы.

Рис. 1.28. Схема изоляции ригелей жестких поперечин от опор: 1 - пояс ригеля; 2 - швеллеры; 3 - изолирующие детали; 4 - оголовок опоры

Стойкости материалов от различных температурных воздействий и особенно бетона не всегда уделялось должное внимание. Например, в первые годы электрификации для фундаментов опор контактной сети использовались низкомарочные, пористые бетоны и даже бутобетон. Из-за морозного разрушения таких бетонов многие фундаменты вышли из строя после непродолжительного срока службы, особенно в районах с суровыми климатическими условиями. На это было обращено внимание проектировщиков, следствием чего явилось повышение плотности, прочности и морозостойкости бетонов для опорных конструкций.

В типовые проекты опор и фундаментов были внесены и другие предложения, направленные на повышение долговечности их. Эти предложения рассмотрены при анализе применяемых типов конструкций. Но какими бы совершенными ни были они, разрушительный процесс неизбежен. И для того чтобы принимать правильные решения относительно возможности эксплуатировать поврежденные опоры и фундаменты, а также назначать мероприятия по защите от внешних сред, необходимо ясно представлять механику разрушения их при тех или иных видах воздействий.