Материалы и технологии для ремонта моста Луи Вика в Суиллаке

Данная статья впервые была опубликована в Выпуске №5, 2014 журнала «Цемент и его применение».

Ф. Лак,  инженер департамента инвестиций и реализации 
проектов,  Группа Vicat, Франция

История строительства моста

Проект моста Луи Вика в Суиллаке, депар­тамент Ло, Франция, был разработан в 1786 году, однако его строительство началось только в 1812 году. Этот мост через реку Дордонь длиной более 200 м построен на трудном участке: его фундамент испытывает воздей­ствие воды при масштабных разливах одной из самых крупных рек Франции.
Луи Вика, который в то время был молодым инженером, в ходе выполнения данного проекта начал исследовать химический состав строительных растворов. Его целью было разработать состав раствора, содержащий глину, чтобы придать ему способность быстро схватываться под водой (что было невозможно сделать, используя известь — единственный материал, доступный в то время в качестве основы строи­тельных растворов). В 1817 году он открыл рецеп­туру «серого золота», или искусст­венного цемента, и представил свою теорию гидравлической активности сотрудникам Академии Наук, сделав блестящий доклад.
Строительство моста в Суиллаке было завершено лишь в 1824 году, так как оно затруднялось военными действиями, проблемами с поставкой строительного камня, внезапными наводнениями, однако прочность этого моста никогда не подвергалась сомнению, и сегодня, через 190 лет после окончания строительства, он все еще эксплуатируется.

Ремонт моста

Ремонт поврежденных участков мос­та. Со временем на отдельных участках моста возникли повреждения. В качестве заказчика ремонта выступал генеральный совет департамента Ло (обозначаемый CG46). В первую очередь необходимо было принять меры в отношении поврежденных участков на несущей стене, парапетах и плинтусах, во вторую очередь — на фундаментах (несомненно, в будущем потребуется инжектировать в них защитные материалы).
Проблемы данного моста обусловлены преж­де всего тем, что конструктивные элементы частично разрушились из-за воздейстия мороза. Кроме того, произошло отслаивание первого слоя штукатурки.
Вследствие различной степени расширения строительного камня и нижнего слоя штукатурки образуются трещины, и затем быстро возникают значительные повреждения, которым в различной степени подвергаются все элементы конструкции.
Облицовочный слой раствора ремонтировали много раз в различное время (в 1852, 1871, 1957 и 1977 годах), однако без особого успеха.
Методика ремонтных работ. Основная идея CG46 — отказаться от применения указанных поверхностных покрытий. В ходе работ поврежденные камни будут постепенно заменяться новыми морозоустойчивыми камнями. Покрытия больше использоваться не будут.
При ремонте необходимо в максимально возможной степени учесть облик моста, особенно внешний эффект «каменной кладки». Поэтому предполагалось изготовить бетон с очень чистым оттенком, близким к окраске местного известняка.
Работы на уровне мостового полотна. В ходе ремонтных работ будут увеличены общая ширина конструкции (чтобы ширина тротуаров достигла 1,5 м) и высота парапетов (рис. 1).

Рецептура бетона. В данном регионе бывают сильные морозы, что вызвало необходимость использования противообледенительных солей. Кроме того, поскольку CG46 относит окружающую среду в своем департаменте к классу XD3 согласно европейскому стандарту, необходимо использовать бетон класса прочности C35/45 — более высокого, чем предусмот­рено для данного типа работ, но требующегося вследствие суровых климатических условий.

Ограничения цветового тона

Была поставлена цель найти ненасыщенный тон окраски бетона, приближающийся к тону местного камня. Общая схема поиска нужного цвета была следующей:

• выбор компонентов (предпочтение отдавалось местным материалам, при этом использовалось некоторое количество желтого песка, чтобы получить требуемый оттенок);
• сравнение вида бетона, изготовленного по разработанным рецептурам, и существующих плит (рис. 2);
• лабораторные исследования поверхностного слоя изделий (установление характеристик отраженного света) для количественного определения полученных оттенков;
• окончательный выбор рецептуры бетонной смеси с учетом ее реологических характеристик, которые важны с точки зрения технологии выполнения работ.

В окончательной рецептуре содержится много белого цемента. Состав материала приведен в таблице.

Окончательная рецептура бетона, кг/м3

Компонент	Теорети­ческое содержание	Эффективное содержание влаги
Кварц 0/2 R CM	608	–3,6
Кварц 6/13 R CM	1071	–1,1
Желтый песок	100	–0,6
Сверхбелый цемент	340	—
Цемент CEM I 52.5	90	—
Вода*	163	168
Добавка OPTIMA 175	3,9	2,7
Итого	2376	165

* Общее соотношение В/Ц = 0,38


Рис. 2. Внешний вид первых плиток из бетона с различными формулами состава (стандарты известняка в середине)

Ремонт несущей стены. На рис. 3 показан результат отслаивания штукатурки от строи­тельного камня, а на рис. 4 — мост во время ремонта.


Рис. 3. Отслаивание штукатурки


Рис. 4. Мост во время ремонта

По всей существующей толщине (3—8 см) штукатурка была удалена. Камни, показанные на рис. 3, выглядят неплохо, однако воздей­ствие морозов не было одинаковым, и на некоторых участках наблюдаются большие зазоры между камнями (иногда около 10 см).
CG46 еще не утвердил методологию ремонта, однако выдвинул два предложения:
1) не вынимать камни, оставив их на местах и предус­мотрев возможность их последующей обработки, после которой камни в любом случае затвердеют естественным путем в окружающей атмосфере;
2) восстанавливать неровную поверхность двумя способами:
а) наносить тонкий слой раствора (1—4 см) на сетку из нержавеющей стали с гратом из того же материала для выравнивания поверхности менее поврежденных камней,
б) укладывать новые камни толщиной не менее 15 см непосредственно перед повреж­денными камнями для того, чтобы выравнять  поверх­ность.
Ремонт плинтусов необходим из-за повреждений, нанесенных камням, из которых выполнен мост, а также расширения тротуа­ров моста. Для этой цели специалисты компании Vicat разработали специальный новый состав бетона, видимая поверхность которого не будет покрываться каким-либо другим материалом.
Поскольку нависающий край мостового полотна стал длиннее, специалисты CG46 решили украсить его отстоя­щими друг от друга консольными выступами, что было весьма обычным приемом при строительстве мостов в XIX веке (рис. 5).


Рис. 5. Нависающий край мостового полотна с консольными выступами

С этой целью изготовлена и установлена металлическая рама с кронштейнами, расположенными под суще­ствующими плинтусами. Поверхность видимых элементов из нового бетона (боковую сторону покрытия, нижнюю часть и консольные выступы) подвергли пескоструйной обработке, чтобы они стали более похожими на суще­ствующие камни.
Ремонт парапетов. Смена плинтусов потребовала ремонта парапетов с учетом современных норм: их высоту увеличили с 60 до 80 см (рис. 6).


Рис. 6. Ремонт парапетов

Было уложено четыре слоя нового камня. Раствор гото­вился исключительно из быстро­схватывающегося натурального портланд­цемента. В основном это было обусловлено необходимостью достичь высокой окончательной проч­ности, но также и ускорить стадии монтажа (разные слои камня можно было устанавливать в течение одного дня).
Совместимость с камнем и адгезия к нему также повли­яли на выбор цемента по сравнению, например, с цементом из искусственной смеси сырьевых составляющих, который мог бы оказать агрессивное воздействие на камень.
Облицовочный раствор, который использовался только для видимой части защитного покрытия, был изготовлен из одной части быстросхватывающегося натурального портланд­цемента и трех частей извести, что позволило получить желаемый оттенок.
Выбранное содержание быстросхватываю­щегося цемента дает возможность очищать места стыка искус­ственных камней друг с другом в тот же день, что и сами изделия (а не на следую­щий день, как это делается при использовании известкового состава), что поз­воляет ускорить темпы строи­тельства.