Методы оценки и устранения повреждений в конструкциях зданий. Допустимые трещины в железобетонных конструкциях

5.3. Методика диагностики бетонных и железобетонных конструкций

При обследовании бетонных и железобетонных конструкций реконструируемых зданий и сооружений следует учитывать требования СНиП 2.03.01—84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Согласно действующим в настоящее время принципам проектирования и расчета несущих конструкций по предельным состояниям при обследовании все обнаруженные дефекты (отклонения от нормативных требований) необходимо разделять на следующие типы: дефекты, указывающие на угрозу снижения или необеспечения несущей способности; дефекты, недопустимые с позиций пригодности конструкций к нормальной эксплуатации.

При этом необходимо иметь в виду, что одни и те же дефекты могут указывать на неудовлетворение как по несущей способности, так и по пригодности к эксплуатации. Например, ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси изгибаемого элемента (без предварительного напряжения), в растянутой зоне аcrc≥0,4 мм свидетельствует о превышении требований по второй группе предельных состояний, ограничивающих ширину раскрытия величинойаcrc≤ 0,3 мм, и одновременно указывает на возможность достижения предела текучести арматурной стали А-II, что сопряжено с потерей несущей способности элемента.

Одним из наиболее характерных дефектов бетонных и железобетонных конструкций являются трещины. В соответствии с требованиями СНиП 2.03.01—84 в зависимости от категории трещиностойкости, связанной с условиями эксплуатации, видом (классом) арматуры, напряженным состоянием сечений (растяжение, сжатие) и продолжительностью раскрытия, предельно допустимая ширина раскрытия трещин в условиях неагрессивной среды колеблется от аcrc≤ 0,1 мм доаcrc≤ 0,4 мм. Для 1-й категории трещиностойкости образование трещин вообще не допускается.

Следует различать трещины, появление которых вызвано напряжениями, проявившимися в железобетонных конструкциях в процессе изготовления, транспортировки и монтажа, и трещины, обусловленные эксплуатационными нагрузками и воздействием окружающей

среды.

К трещинам, появившимся в доэксплуатационный период, относятся: усадочные трещины, вызванные быстрым высыханием поверхностного слоя бетона и сокращением объема, а также трещины от набухания бетона; трещины, вызванные неравномерным охлаждением бетона; трещины, вызванные большим гидратационным нагревом при твердении бетона в массивных конструкциях; трещины технологического происхождения, возникшие в сборных железобетонных элементах в процессе изготовления, доля которых в общем количестве дефектов в сборных железобетонных конструкциях достигает 60 %; трещины в сборных железобетонных элементах силового происхождения, вызванные неправильным складированием, транспортировкой и монтажом, при которых конструкции подвергались силовым воздействиям от собственного веса по схемам, не предусмотренным проектом.

Трещины, появившиеся в эксплуатационный период, можно разделить на следующие виды: трещины, возникшие в результате температурных деформаций из-за нарушений требований устройства температурных швов или неправильности расчета статически неопределимой системы на температурные воздействия; трещины, вызванные неравномерностью осадок грунтового основания, что может быть связано с нарушением требований устройства осадочных деформационных швов, аварийным замачиванием грунтов, проведением земляных работ в непосредственной близости от фундаментов без обеспечения специальных мер; трещины, обусловленные силовыми воздействиями, превышающими способность железобетонных элементов воспринимать растягивающие напряжения.

Трещины силового характера необходимо анализировать с точки зрения напряженно-деформированного состояния железобетонной конструкции.

Так, в изгибаемых элементах, работающих по балочной схеме, возникают трещины, перпендикулярные (нормальные) продольной оси, вследствие появления растягивающих напряжений в зоне действия максимальных изгибающих моментов, и трещины, наклонные к продольной оси, вызванные главными растягивающими напряжениями в зоне действия существенных перерезывающих сил и изгибающих моментов (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Характерные трещины в изгибаемых железобетонных элементах, работающих по балочной схеме:

1— нормальные трещины в зоне максимального изгибающего момента;2 — наклонные трещины в зоне максимальной поперечной силы;3 — трещины и раздробление бетона в сжатой зоне элемента

Нормальные трещины имеют максимальную ширину раскрытия в крайних растянутых волокнах сечения элемента. Наклонные трещины начинают раскрываться в средней части боковых граней элемента — в зоне действия максимальных касательных напряжений, а затем развиваются в сторону растянутой грани.

Раздробление бетона сжатой зоны сечений изгибаемых элементов указывает на исчерпание несущей способности конструкции.

Характерно развитие трещин силового происхождения на нижней растянутой поверхности плит с различным соотношением сторон (рис. 5.2). При этом бетон сжатой зоны может быть не нарушен. Смятие бетона сжатой зоны указывает на опасность полного разрушения плиты.

Появление продольных трещин вдоль арматуры (рис 5.3) в сжатых элементах свидетельствует о разрушениях, связанных с потерей устойчивости (выпучиванием) продольной сжатой арматуры из-за недостаточного количества поперечной (косвенной) арматуры.

Рис. 5.2. Характерные трещины по нижней поверхности плит:

а - работающих по балочной схеме при l2/l1 ≥ 3; б – опертых по контуру при l2/l1 < 3; в – то же, приl2/l1= 1; г – опертых по трем сторонам при l3/l1≤ 1.5; д – то же, приl3/l1> 1.5

Рис. 5.3. Трещины вдоль продольной арматуры в сжатых элементах

Вообще же дефекты в виде трещин и отслоения бетона вдоль арматуры железобетонных элементов могут быть вызваны и коррозионным разрушением арматуры. В этих случаях происходит нарушение сцепления продольной и поперечной арматуры с бетоном. Нарушение сцепления арматуры с бетоном за счет коррозии можно установить простукиванием поверхности бетона, при этом прослушиваются пустоты.

Продольные трещины вдоль арматуры с нарушением сцепления ее с бетоном могут быть вызваны и температурными напряжениями при эксплуатации конструкций с систематическим нагревом свыше 300 °С или после действия пожара.

Появление в изгибаемых элементах поперечной, практически перпендикулярной продольной оси элемента трещины, проходящей через все сечение (рис. 5.4), может быть связано с воздействием дополнительного изгибающего момента в горизонтальной плоскости, перпендикулярной плоскости действия основного изгибающего момента (например, от горизонтальных сил в подкрановых балках). Такой же характер имеют трещины и в растянутых железобетонных элементах, но при этом трещины просматриваются на всех гранях элемента, опоясывают его.

Рис. 5.4. Трещины по всей высоте сечений элементов, изгибаемых в двух плоскостях

Необходимо обращать внимание на трещины, обнаруженные на опорных участках у торцов железобетонных конструкций. Трещины у торцов предварительно напряженных элементов, ориентированные вдоль арматуры, указывают на нарушение анкеровки арматуры. Об этом же свидетельствуют и наклонные трещины в приопорных участках, пересекающие зону расположения предварительно напряженной арматуры и распространяющиеся на нижнюю грань края опоры (рис. 5.5).

Элементы решетки раскосных железобетонных ферм, как известно, могут испытывать сжатие, растяжение, а в опорных узлах — действие перерезывающих сил. Характерные повреждения при разрушении отдельных участков таких ферм приведены на рис. 5.6. Так, в опорном узле могут возникнуть помимо трещин 1,2 (рис. 5.5) повреждения типа1,2, 4 (рис. 5.6). Появление горизонтальных трещин в нижнем преднапряженном поясе типа4 (рис. 5.6) свидетельствует об отсутствии или недостаточности поперечного армирования в обжатом бетоне. Нормальные (перпендикулярные к продольной оси) трещины типа5 (рис. 5.6) появляются в растянутых стержнях при необеспеченности трещиностойкости элементов, т. е. приN>Ncrc.

Рис. 5.5. Трещины в опорной части предварительно напряженного элемента:

1 — при нарушении анкеровки напряженной арматуры; 2— при недостаточности косвенного армирования сечения на действие усилия обжатия

Рис. 5.6. Характерные повреждения силового происхождения в железобетонных фермах с нижним предварительно напряженным поясом:

1— наклонная трещина опорного узла;2— откол лещадок;3 — лучеобразные и вертикальные трещины;4 — горизонтальная трещина;5—вертикальные (нормальные) трещины в растянутых элементах;6 — наклонные трещины в сжатом поясе фермы;7— трещины в узле нижнего пояса в месте примыкания растянутого раскоса

Причем следует обратить внимание на то обстоятельство, что снятие внешней нагрузки на ферму, уменьшая растягивающие усилия в нижнем поясе, приводит к закрытию трещин типа 5, но при этом может вызвать увеличение раскрытия горизонтальных трещин типа3.

Появление повреждений в виде лещадок типа 2 свидетельствует об исчерпании прочности бетона на отдельных участках сжатого пояса (σb=Rb) или на опорах.

В изгибаемых элементах, как правило, появлению трещин сопутствует увеличение прогибов и углов поворота. Недопустимыми (аварийными) можно считать прогибы изгибаемых элементов более 1/50 пролета при ширине раскрытия трещин в растянутой зоне более 0,5 мм. Значения предельно допустимых прогибов для железобетонных конструкций приведены в табл. 3.2.

В процессе предварительного обследования часто возникает необходимость оценки ориентировочной прочности бетона и арматурной стали. При этом для бетона можно воспользоваться данными табл. 5.1. Метод основан на простукивании поверхности конструкции слесарным молотком массой 0,4...0,8 кг непосредственно по очищенному растворному участку бетона или по зубилу, установленному перпендикулярно поверхности элемента. При этом для оценки прочности принимаются минимальные значения, полученные в результате не менее 10 ударов. Кроме того, следует учитывать, что более звонкий звук при простукивании соответствует более прочному и плотному бетону. Для получения достоверных данных о прочности бетона и арматурной стали следует прибегнуть к методам, приведенным в § 4.4 и 5.5.

В предварительно напряженных конструкциях взятие проб бетона путем выбуривания кернов и определение прочности бетона разрушением малых объемов необходимо осуществлять на достаточном удалении от участков анкеровки арматуры.

Для предварительной оценки прочности арматуры по ее внешнему виду можно воспользоваться табл. 5.2, в которой приведены наименьшие значения пределов текучести арматурных сталей. Причем в конструкциях, возведенных в период до 1938 г., могла применяться арматура гладкого профиля, так называемое «торговое железо», Ст. 1; 2 и Ст. 0, для которых предел текучести устанавливался как среднее арифметическое значение по результатам испытаний трех — пяти образцов. Расчет прочности железобетонных конструкций при этом производился по методу допускаемых напряжений. С момента введения для оценки прочности стали понятия коэффициента однородности и браковочного минимума предела текучести (1935 г.) эта величина стала контролируемой.

Таблица 5.1. Прочность бетона, устанавливаемая путем простукивания поверхности (ориентировочная оценка)

Результаты одного удара средней силы молотком массой 0,4...0,8 кг		Прочность бетона, МПа
непосредственно по поверхности бетона	по зубилу, установленному «жалом» на бетон	Прочность бетона, МПа
На поверхности бетона остается слабо заметный след, вокруг которого могут откалываться тонкие лещадки	Неглубокий след, лещадки не откалываются	Более 20
На поверхности бетона остается заметный след, вокруг которого могут откалываться тонкие лещадки	От поверхности бетона откалываются острые лещадки	20...10
Бетон крошится и осыпается; при ударе по ребру откалываются большие куски	Зубило проникает в бетон на глубину до 5 мм, бетон крошится	10...7
Остается глубокий след	Зубило забивается в бетон на глубину более 5 мм	Менее 7

Таблица 5.2. Предел прочности арматурных сталей, определяемый по внешнему виду (максимальная величина для ориентировочной оценки несущей способности конструкций)

Внешний вид арматуры	Предел текучести стали, МПа	Предел текучести стали по браковочному минимуму, МПа
Гладкая в зданиях постройки: до 1938 г. после 1938 г.	190 -	- 230
Периодического профиля с ребрами: винтового направления образующими елочку	- -	300 400
Жесткая из прокатных профилей	-	200

Следует отметить, что в табл. 5.2 приведены наибольшие величины предела текучести стали для предварительной оценки несущей способности конструкций. Повышение этой величины возможно после лабораторных испытаний образцов стальной арматуры, вырезанных из конструкции (не менее трех образцов каждого вида арматуры), или на основании подтверждающей технической документации.

В процессе проведения диагностики железобетонных конструкций целесообразно систематизировать полученные данные, для чего материалы обследования сводятся в таблицы или карты дефектов и повреждений.

studfiles.net

Методы оценки и устранения повреждений в конструкциях зданий

Содержание

Своевременное выявление и устранение дефектов и повреждений строительных конструкций является актуальной проблемой, так как появление и развитие трещин свидетельствует об их неудовлетворительном состоянии и может ухудшить условия эксплуатации здания в целом. Определение причин появления и характера развития трещин позволяет правильно выбрать методы их устранения и обеспечить надежную работу конструкций. В соответствия со СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции" ширина раскрытия трещин в железобетонных конструкциях нормируется исходя из типа армирования и условий эксплуатации. Так, для конструкций, находящихся в закрытом помещении, максимально допустимая величина составляет 0,4 мм, для резервуаров и конструкций в грунте и на открытом воздухе - 0,1-0,2 мм. В стандартах, содержащих общие технические требования, правила приемки сборных бетонных и железобетонных изделий заводского изготовления указывается на необходимость выявления и измерения ширины раскрытия трещин при заводском контроле. В процессе приемки в эксплуатацию зданий и сооружений в конструкциях могут быть выявлены заметные на глаз трещины усадочного, осадочного и температурного характера, которые подлежат измерению в соответствии с Инструкцией по инструментальному контролю при приемке в эксплуатацию законченных строительством и капитально отремонтированных жилых зданий. В некоторых случаях возникает необходимость наблюдения за осадкой здания или сооружения и развитием трещин на отдельных участках, что дает возможность своевременно принять соответствующие меры.

Виды трещин и методы их оценки

При измерениях ширины раскрытия трещин должны применяться унифицированные методики, позволяющие получить сопоставимые результаты, объективно оценить качество сдаваемых в эксплуатацию зданий и сооружений и определить характер развития трещин. В зависимости от причин возникновения выделяются трещины осадочного, усадочного, температурного, коррозионного и силового характера. Осадочные трещины возникают в конструкциях по причине неравномерной осадки основания зданий и сооружений, вызванной недостатками проектно-изыскательских работ, эксплуатации, а также природными процессами. Характер их, развития проявляется в первоначальном появлении в фундаменте, цоколе и последующем распространении по высоте здания. В основном трещины располагаются в местах ослабления сечений, примыкания стен и перекрытий, сопряжения наружных и внутренних стен вследствие применения материалов с различными упругими свойствами. Трещины такого типа могут привести к повреждениям ввода инженерных коммуникации, снижению общей жесткости здания и сооружения, а в ряде случаев явиться причиной аварийной ситуации. Усадочные трещины образуются в результате нарушения технологии изготовлении конструкций на заводе и строительной площадке. Характер их развития состоит в появлении на поверхности конструкций мелкой беспорядочной сетки трещин с небольшой шириной раскрытия; в ребристых панелях они могут проходить по граница ребра и полки. Усадочные трещины отрицательно влияют на состояние арматуры, являются причиной выветривания наружного слоя панели. Температурные трещины возникают из-за температурного расширения или сжатия элементов и частей конструкций при отсутствии компенсаторов. Характерах развития заключается в изменении ширины раскрытия в соответствии с суточными и сезонными колебаниями температуры наружного воздуха: с повышением температуры трещины раскрываются, с понижением - закрываются. Направление развития трещин определяется напряженным состоянием конструкций. Коррозионные трещины появляются при накоплении продуктов коррозии арматуры в теле бетона и возникновении в связи с этим растягивающих напряжений. Как правило, они развиваются только на глубину защитного слоя. Силовые трещины образуются в процессе перегрузки конструкции, что обусловлено ошибочными проектными решениями, заводскими дефектами, повреждениями при транспортировке и монтаже, а также несоблюдением правил эксплуатации. Характер развития трещин зависит от деформаций, связанных с продольным изгибом, отрывом, сжатием, растяжением и действием поперечных сил. В местах опирания перекрытий в несущих стенах могут возникнуть трещины, смятия и скалывания, как правило, в наиболее напряженных участках конструкций в колоннах несущих стен, простенках, перемычках, рабочих пролетах вилок и плит перекрытий. При появлении трещин в несущих конструкциях зданий следует организовать за ними наблюдение с помощью маяков и отмечать места измерений. Кроме того, их схематично изображают на чертежах конструкций: точки размещения маяков маркируют и указывают даты измерений и установки маяков. Hа каждую трещину составляют график ее раскрытия. Существуют качественные и количественные методы оценки раcкрытия трещин. Качественные методы позволяют выявить наличие трещин, оценить тенденции их развития без инструментального измерения характеристик. Количественные методы дают возможность измерить ширину раскрытия или приращение трещин. Они бывают контактные и дистанционные и применяются как для разовых измерений, так и для систематических наблюдений.К наиболее распространенным качественным методам относится использование маяков: при увеличении ширины трещины маяк разрушается. Маяки изготавливаются из цементного раствора, гипса, жидкого стекла, бумаги или из фотоупругого материала, на котором под воздействием деформаций проявляется поляризующий эффект. По количеству и окраске полос судят об интенсивности развития деформаций в конструкции с трещиной. Люминесцентный метод обнаружения трещин состоит в покрытии поверхности люминесцирующим составом с последующим его удалением и осмотром поверхности в ультрафиолетовой области спектра. Оставшийся в трещинах состав дает возможность увидеть мельчайшие трещины. Применяется в основном для контроля герметичности резервуаров. Химический и акустический методы используются для выявления сквозных трещин. Химический метод основан на воздействии аммиака на светочувствительную бумагу. Суть метода состоит в следующем: на поверхность конструкции наклеивается светочувствительная бумага, с обратной ее стороны устанавливается обойма, под которую нагнетается газообразный аммиак. По степени окраски бумаги можно судить об интенсивности фильтрации воздуха. Акустический метод позволяет путем простукивания или по скорости прохождения ультразвуковых импульсов определить сплошность конструкции. Для этих целей используют дефектоскоп. К контактным средствам измерений относятся линейки (ГОСТ 17435-72; ГОСТ 427-75), маяк с делениями, шаблон-трещиномер, лупа с миллиметровыми делениями, микроскоп. Ниже в таблице приведены характеристики средств измерения ширины раскрытия трещин. Маяк из пластинок, одна из которых имеет деление, ‑ простейшее контактное средство измерения. Шаблон-трещиномер представляет собой набор калиброванных линий, нанесенных на прозрачную пластинку. Совмещая соответствующую линию с трещиной, можно определить ее ширину. Приспособление является переносным контактным. Для дистанционных измерений ширины раскрытия трещин используются зрительные трубы, оснащенные микроскопом-микрометром, например на основе плоскопараллельных пластин; оптические приборы, позволяющие с высокой точностью измерять небольшие параллактические углы (насадка Белицина, инструмен

polygonal.com.ua

Дефекты железобетонных конструкций

№ п/п	Вид повреждения и дефекта, место расположения и характерные признаки обнаружения	Вероятные причины возникновения и методы обнаружения	Возможные последствия и меры по предупреждению дальнейшего развития или по устранению
1	Волосяные трещины, не имеющие четкой ориентации, появляющиеся при изготовленни в основном на верхней поверхности	Усадка в результате принятого режима температурно-влажностной обработки, состава бетонной смеси, свойств цемента.Метод выявления - визуальный	На несущую способность не влияют, могут снизить долговечность.Заделка трещин раствором
2	Волосяные трещины вдоль арматуры, следы ржавчины на поверхности бетона	Коррозия арматуры (слой коррозии до 0,5 мм) при потере бетоном защитных свойств (например, при карбонизации). Раскалывание бетона при нарушении сцепления с арматурой.Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности до 5%. Может снизится долговечность.Усиление - при необходимости. Восстановление защитного слоя
3	Сколы бетона	Механические воздействия.Метод выявления - визуальный	При расположении в сжатой зоне - снижение несущей способности за счет уменьшения площади сечения. При расположении в растянутой зоне на несущую способность не влияют, но снижают жесткость элемента.Установка обойм по расчету. Заделка сколов мелкозернистым бетоном
4	Промасливание бетона	Технологические протечки.Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности за счет снижения прочности бетона до 30%.Устранение протечек. Усиление по расчету, снятие промасленного слоя. Установка обойм или армосеток, обетонирование
5	Трещины вдоль арматурных стержней с шириной раскрытия до 3 мм. Явные следы коррозии арматуры	Развиваются в результате коррозии арматуры из волосяных трещин. Толщины продуктов коррозии до 3 мм.Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности в зависимости от толщины слоя коррозии и размеров выключенного из работы бетона сжатой зоны. Кроме того, уменьшение несущей способности нормальных сечений до 20% в результате нарушения сцепления арматуры с бетоном. При расположении на опорных участках - состояние аварийное.Усиление по расчету, восстановление защитного слоя
6	Отслоение защитного слоя бетона	Коррозия арматуры - дальнейшее развитие дефектов в п.2 и п.5.Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности в зависимости от уменьшения площади сечения арматуры в результате коррозии и уменьшения размеров поперечного сечения сжатой зоны. Кроме того, снижение прочности нормальных сечений до 30% в результате нарушения сцепления арматуры с бетоном. Снижена жесткость элементов При расположении дефекта на опорном участке - состояние аварийное.Усиление по расчету, восстановление защитного слоя
7	Нормальные трещины в изгибаемых конструкциях и в растянутых элементах конструкций шириной раскрытия для стали класса: А240 - более 0,5 мм; А300, А400, А500, А600 - более 0,4 мм; в остальных случаях - более о,3 мм	Перегрузка конструкций. Смещение растянутой арматуры. Для преднапряженных конструкций - малая величина натяжения арматуры при изготовлении.Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности и жесткости элементов.Разгрузка и усиление по расчету
8	То же, что в п.7, но имеются трещины с разветвленными концами	Перегрузка конструкций в результате снижения прочности бетона илинарушения сцепления арматуры с бетоном.Метод выявления - визуально-инструментальный	Состояние аварийное.Немедленная разгрузка и усиление по расчету
9	Наклонные трещины со смещением участков балки относительно друг друга и наклонные трещины, пересекающие арматуру	Перегрузка конструкций. Нарушение анкеровки арматуры.Метод выявления - визуально-инструментальный	Состояние аварийное.Немедленная разгрузка и усиление по расчету
10	Относительные прогибы, превышающие предельно допустимые по нормам проектирования	Перегрузка конструкций.Метод выявления - инструментальный	Степень опасности определяется в зависимости от наличия других дефектов. Например, наличие этого дефекты и по п.7 - состояние аварийное.Разгрузка и усиление по расчету
11	Повреждения арматуры и закладных деталей (надрезы, вырывы)	Механические воздействия, коррозия арматуры.Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности.Усиление по расчету
12	Выпучивание сжатой арматуры, продольные трещины в сжатой зоне, шелушение бетона сжатой зоны	Перегрузка конструкций.Метод выявления - визуально-инструментальный	Состояние аварийное.Разгрузка и усиление по расчету
13	Уменьшение площадок опирания против проектных	Ошибки при изготовлении и монтаже.Метод выявления - инструментальный	Возможно снижение несущей способности.Усиление по расчету
14	Разрывы или смещения поперечной арматуры в зоне наклонных трещин	Перегрузка конструкций.Метод выявления - инструментальный	Состояние аварийное.Разгрузка и усиление по расчету
15	Отрыв анкеров от пластин закладных деталей, деформация соединительных элементов, расхождение стыков	Наличие воздействий, не предусмотренных при проектировании.Метод выявления - визуально-инструментальный	Состояние аварийное.Разгрузка и усиление по расчету
16	Трещины, вывалы и оголение арматуры в зоне проходы коммуникаций через стены, перекрытия и покрытия	Механические повреждения при пробивке отверстий и проемов с оголением и вырезкой арматуры, вибрация.Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности.Усиление по расчету
17	Трещины, выбоины, раскалывание фундаментов под оборудование, вырыв анкерных болтов	Вибрации, снижение прочности бетона, промасливание.Метод выявления - визуально-инструментальный	Состояние предаварийное.Устранение вибрации. Восстановление фундаментов с усилением
18	Высолы на поверхности бетона	Воздействие агрессивной среды, неправильное применение химдобавок.Метод выявления - визуально-инструментальный, лабораторный	Снижение несущей способности за счет коррозии арматуры и бетона.Восстановление защитных покрытий. В необходимых случаях - усиление по расчету
19	Наличие следов сажи и копоти, шелушение отдельных слоев поверхности бетона, небольшие сколы бетона	Воздействие очагового пожара.Метод выявления - визуальный	Снижение несущей способности.Конструкции требуют восстановления поврежденных поверхностей
20	Полное покрытие поверхности сажей и копотью, сколы и обнажение арматуры по углам, обнажение арматурной сетки плоских элементов до 10%, отделение бетона без обрушения (глухой звук при простукивании), трещины до 0,5 мм	Среднее воздействие пожара.Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности и жесткости элементов.Конструкции требуют усиления по расчету с увеличением сечений
21	Цвет бетона - желтый, сколы до 30%, обнажение арматуры до 50%, трещины до 1,0 мм	Сильное воздействие пожара.Метод выявления - визуально-инструментальный	Аварийное состояние.Конструкции требуют усиления по расчету с увеличением сечений бетона и арматуры и устройством дополнительных опор

lidermsk.ru

Трещины в железобетонных конструкциях

Причин образования дефектов достаточно много. К ним относятся технологические недоработки изготовления конструкций, неточность и низкое качество монтажа, неучтённые проектом внешние силовые и температурные воздействия, нарушения условия эксплуатации и пр.

Основным из видов дефектов, являются трещины в железобетонных конструкциях эксплуатируемых зданий встречаются достаточно часто, являясь следствием ряда причин. Они могут возникать как от силового воздействия на конструкцию, так и в результате температурных и усадочных напряжений в бетоне.

Ввиду большого разнообразия трещин их обычно разделяют по следующим признакам:

- причины возникновения:

а)трещины от силового воздействия при эксплуатации конструкции,

б)трещины от силового воздействия при неправильном складировании, перевозке и монтаже конструкции,

в)трещины от силового воздействия при обжатии бетона предварительно напряжённой арматурой,

г)трещины технологические (от усадки бетона, плохого уплотнения бетонной смеси, неравномерного паропрогрева, жёсткого режима тепловлажностной обработки бетона),

д)трещины, образовавшиеся в результате коррозии арматуры,

- значению:

а)трещины, указывающие на аварийное состояние конструкции,

б)трещины, увеличивающие водопроницаемость бетона (в резервуарах, трубах, стенах подвала),

в)трещины, снижающие долговечность конструкции из-за интенсивной коррозии арматуры (бетона),

г)трещины «обычные», не вызывающие опасения в надёжности конструкции.

Исследуя характер распространения и раскрытия видимых трещин, в большинстве случаев можно определить причину их образования, а также оценить степень опасного состояния конструкции.

Трещины от силового воздействия обычно располагаются перпендикулярно действию главных растягивающих напряжений. Основные виды «силовых» трещин представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Усадочные трещины в плоских конструкциях распределяются хаотично по объему, а в конструкции сложной конфигурации концентрируется в местах сопряжения элементов (узлы ферм, сопряжение полки и ребёр в плитах, двутавровых балках и т.д.). Трещины от коррозии вдоль корродируемых арматурных стержней. полки и ребёр в поитах, нтрируется в местах сопряжения элементов (узлы ферм, сопряжени качество монтажа.

Трещина в плитах перекрытия.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся случаи обнаружения трещин в железобетонных конструкциях эксплуатируемых

промышленных зданий. Перекрытия промышленных предприятий работают в сложных условиях, испытывая технологические перегрузки, ударные и вибрационные воздействия, разрушающие влияния технических масел и других агрессивных сред, что приводит к их быстрому износу, а следовательно, и появлению трещин. Рис.1

Как видно из рис.1 характер трещин, обусловленных силовым воздействием, зависит от статической схемы плиты перекрытия: вида и характера действующей нагрузки, способа армирования и соотношения пролётов. При этом трещины располагаются перпендикулярно главным растягивающим напряжениям. Причиной широкого раскрытия «силовых» трещин обычно является перегрузка плиты, недостаточное количество арматуры или неправильное её размещение (сетка смещена относительно нейтральной оси). Если ширина раскрытия трещины превышает 0,3 мм, плиты усиливают методом наращивания с дополнительном армированием. В местах приложения больших сосредоточенных сил усиливают зону, воспринимающую нагрузку, для чего используют различные распределительные устройства (стальные листы, балки, густоармированная набетонка и пр.)Трещины силового характера достаточно легко отличить от усадочных и вызванных коррозией арматуры. Усадочные трещины при ширине раскрытия до 0,1 мм не опасны. Их обычно устраняют оштукатуриванием поверхности. Трещины от коррозии арматуры всегда опасны, поэтому арматуру в зоне трещин следует обнажить и произвести мероприятия по её защите.

www.cs-alternativa.ru

Ликвидация трещин в железобетонных конструкциях

При повреждении железобетонных конструкций всегда возникают трещины и чаще всего с недопустимой для раскрывания шириной. Допустимая ширина для раскрывания считается, та которую считают незначительной (рекомендуют принимать ширину до 0,3 мм). Трещины такого рода называют волосяными. В случае если ширина трещины больше, в нее проникает влага. При отрицательной температуре она превращается в лед и раскрывает края трещины. Это происходит при каждом цикле замерзания и оттаивания и производит к тому, что влага проникает к арматуре, и следствием стает процесс ее коррозии, что приводит к разрушению бетона, впрочем это не относится к конструкциям, в которых используется современная композитная арматура, приобрести которую возможно, воспользовавшись предоставленной нами ссылкой.

Для того чтобы предотвратить этот процесс, даже волосяные трещины нужно ликвидировать. Подготовка поверхности бетонной конструкции, для ремонта таких трещин начинается с вымывания ее струей холодной воды. После этого незначительные трещины при помощи резинового шпателя заполняют полимерцементными смесями сметаноподобной консистенции.

Трещины в конструкции возникают как перпендикулярно рабочей арматуре, так и параллельно к ней. Вторые менее опасны, но если они проходят через всю ее длину их необходимо ликвидировать. Повреждение конструкции определяют по наличию трещин, их характеру, ширине раскрывания и месторасположению в элементе конструкции.

Заполнение трещин можно провести разными способами применяя разные материалы в зависимости от причины возникновения, характера, типа и воздействия на несущую способность такой железобетонной конструкции. Если нет опасности утраты элементом конструкции своей несущей способности, используют метод расшивки поверхности с последующим заполнение ремонтным материалом. Сначала всю линию трещины очень тщательно простукивают, чтобы выявить образовавшиеся пустоты. Загрязнения удаляют с трещин при помощи металлической щетки, после этого при помощи сжатого воздуха тщательно удаляют остатки загрязнения. Далее трещины заполняют при помощи шпателя полимерцементными ремонтными смесями. Для более качественного результата заполнение проводят перпендикулярно линии шва и выравнивают с плоскостью бетона.

В случае, когда элемент конструкции может потерять несущую способность или раскрывать трещину не целесообразно, одним из эффективных способов считается инъекционный ввод в трещину полимерных смол. В зависимости от подвижности трещины ее заполняют специальными эпоксидными инъекционными композициями для подвижных или неподвижных трещин. При этом работать с такими композициями нужно аккуратно, защищая кожу и глаза от ее попадания, так как они способны вызывать аллергическую реакцию. Современные ремонтные композиции, произведенные на основе эпоксидных смол, обладают способностью хорошего сцепления даже с влажным бетоном и проведение инъекционных работ возможно в большом температурном интервале. При этом смеси обладают незначительной усадкой и тягучестью что способствует хорошему заполнению трещин.

Для проведения инъекционного введения смеси трещину готовят в такой последовательности. Сначала очищают от загрязнений, которые могут уменьшить адгезию (жир, мастика, олифа, масло и т. д.). Удаляют крохкие, непрочные участки поверхности основания механическим путем и выполняют насечки на трещине с последующим их очищением. Трещины с шириной раскрытия до 0,5 мм. не очищают. Влагу и грязь из трещин удаляют с помощью сжатого воздуха. После этого размечают точки для проведения инъекций. Расстояние между ними определяют с учетом глубины и ширены раскрытия трещины. Рекомендованное расстояние приблизительно 30 см. и намечают при помощи гвоздей. Далее изолируют трещину при помощи полимерцементной смеси (ее наносят шпателем сверху трещины). После ее затвердения в местах разметок сверлят отверстия на глубину 5 см., а их диаметр должен подходить диаметру штуцеров для инъекций и очищают их сжатым воздухом. Есть два способа разметки точек для инъекций по линии трещины и в шахматном порядке возле нее.

Инъекцию трещины проводят двумя способами. В первом случае самоплавом или под давление подают смолу уже смешанную с отвердителем. Во втором случае в отверстия индивидуально подают смоли и отвердитель по разным трубкам. Давление, с которым подают материал для инъекций, зависит от ширины, глубины трещин и вязкости смолы. Обычно, оно небольшое и не превышает 0,1 МПа. Существенным для проведения таких работ есть равномерное и полное заполнения трещины материалом.

Инъекция сложных и вертикальных трещин проводится с нижней точки вверх, поскольку смола может вытекать из точки, которая размещена выше. При инъекции горизонтальных трещин порядок проведения не установлен. Такие работы проводят или с середины трещины, двигаясь сначала в одном потом в другом направлении, или с краев двигаясь к середине.

www.stroyservice.ru

Методика диагностики бетонных и железобетонных конструкций

При обследовании бетонных ижелезобетонных конструкций реконструируемых зданий и сооружений следует учитывать требования СНиП 2.03.01—84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Согласно действующим в настоящее время принципам проектирования и расчета несущих конструкций по предельным состояниям при обследовании все обнаруженные дефекты (отклонения от нормативных требований) необходимо разделять на следующие типы: дефекты, указывающие на угрозу снижения или необеспечения несущей способности; дефекты, недопустимые спозиций пригодности конструкций к нормальной эксплуатации.

При этом необходимо иметь в виду, что одни и те же дефекты могут указывать на неудовлетворение как по несущей способности, так и по пригодности к эксплуатации. Например, ширина раскрытия трещин, нормальных к продольной оси изгибаемого элемента (без предварительного напряжения), в растянутой зоне асrс>>0,4 мм свидетельствует о превышении требований по второй группе предельных состояний, ограничивающих ширину раскрытия величиной асrс <0,3 мм, и одновременно указывает на возможность достижения предела текучести арматурной стали А-II, что сопряжено с потерей несущей способности элемента.

Одним из наиболее характерных дефектов бетонных ижелезобетонных конструкций являются трещины. В соответствии с требованиями СНиП 2.03.01—84 в зависимости от категории трещиностойкости, связанной с условиями эксплуатации, видом (классом) арматуры, напряженным состоянием сечений (растяжение, сжатие) и продолжительностью раскрытия, предельно Допустимая ширина раскрытия трещин в условиях неагрессивной среды колеблется от асrс <0,1 мм до асrс <0,4 мм. Для 1-й категории трещиностойкости образование трещин вообще не допускается.

Рис. 5.1. Характерные трещины в изгибаемых железобетонных элементах, работающих по балочной схеме:

1 — нормальные трещины в зоне максимального изгибающего момента; 2 — наклонные трещины в зоне максимальной поперечной силы; S — трещины и раздробление бетона в сжатой зоне элемента

Рис. 5.2. Характерные трещины по нижней поверхности плит:

а— работающих по балочной схеме при l2/l1 >3; б — опертых по контуру при l2/l1 <3; в — то же, при l2/l1= l; г — опертых по трем сторонам при l3/l1 <l,5; д — то же, при l3/l1,> 1,5

Появление продольных трещин вдоль арматуры (рис. 5.3) в сжатых элементах свидетельствует о разрушениях, связанных с потерей устойчивости (выпучиванием) продольной сжатой арматуры из-за недостаточного количества поперечной (косвенной) арматуры.

Продольные трещины вдоль арматуры с нарушением сцепления ее с бетоном могут быть вызваны и температурными напряжениями при эксплуатации конструкций с систематическим нагревом свыше 300 0С или после действия пожара.

Появление в изгибаемых элементах поперечной, практически перпендикулярной продольной оси элемента трещины, проходящей через все сечение (рис. 5.4),

Рис. 5.4. Трещины по всей высоте сечений элементов, изгибаемых в двух плоскостях

может быть связано с воздействием дополнительного изгибающего момента в горизонтальной плоскости, перпендикулярной плоскости действия основного изгибающего момента (например, от горизонтальных сил в подкрановых балках). Такой же характер имеют трещины и в растянутых железобетонных элементах, но при этом трещины просматриваются на всех гранях элемента, опоясывают его.

и наклонные трещины в приопорных участках, пересекающие зону расположения предварительно напряженной арматуры и распространяющиеся на нижнюю грань края опоры (рис. 5.5).

Рис. 5.5 Трещины в опорной части предварительно напряженного элемента: 1 — при нарушении анкеровки напряженной арматуры; 2 —при недостаточности косвенного армирования сечения на действие усилия обжатия

1 — наклонная трещина опорного узла; 2 — откол лещадок; S — лучеобразные и вертикальные трещины; 4 — горизонтальная трещина; 5 — вертикальные (нормальные) трещины в растянутых элементах; 6 — наклонные трещины в сжатом поясе фермы: 7-— трещины в узле нижнего пояса в месте примыкания растянутого раскоса

об отсутствии или недостаточности поперечного армирования в обжатом бетоне. Нормальные (перпендикулярные к продольной оси) трещины типа 5 (рис. 5.6) появляются в растянутых стержнях при необеспеченности трещиностойкости элементов, т. е. при N>Ncrc.

В изгибаемых элементах, как правило, появлению трещин сопутствует увеличение прогибов и углов поворота. Недопустимыми (аварийными) можно считать прогибы изгибаемых Элементов более 1/50 пролета при ширине раскрытия трещин в растянутой зоне более 0,5 мм. Значения предельно допустимых прогибов для железобетонных конструкций приведены в табл. 3.2.

В процессе предварительного обследования часто возникает необходимость оценки ориентировочной прочности бетона и арматурной стали. При этом для бетона можно воспользоваться данными табл. 5.1. Метод основан на простукивании поверхности конструкции слесарным молотком массой 0.4..Д8 кг непосредственно по очищенному растворному участку бетона или по зубилу, установленному перпендикулярно поверхности элемента. При этом для оценки прочности принимаются минимальные значения, полученные в результате не менее 10 ударов. Кроме того, следует учитывать, что более звонкий звук при простукивании соответствует более прочному и плотному бетону. Для получения достоверных данных Q прочности бетона и арматурной стали следует прибегнуть к методам, приведенным в § 4.4 и 5.5.

Причем в конструкциях, возведенных в период до 1938 г., могла применяться арматура гладкого профиля, так называемое «торговое железо», Ст. 1; 2 и Ст. 0, для которых предел текучести устанавливался как среднее арифметическое значение по результатам испытаний трех — пяти образцов. Рас- чет прочности железобетонных конструкций при этом производился по методу допускаемых напряжений. С момента введения для оценки прочности стали понятия коэффициента однородности и браковочного минимума предела текучести (1935 г.) эта величина стала контролируемой.

Следует отметить, что в табл. 5.2 приведены наибольшие величины предела текучести стали для предварительной оценки несущей способности конструкций. Повышение этой величины возможно после лабораторных испытании образцов стальной арматуры, вырезанных из конструкции (не менее трех образцов каждого вида арматуры), или на основании подтверждающей технической документации.

Трещины в бетоне и фундамент

Причины образования трещин

Признаки трещин

Период образования трещин

Профилактика и устранение трещин

Усадка свежего бетона. Результат быстрого уменьшения объема поверхностного бетонного слоя вследствие обезвоживания из-за низкой влажности, ветра, солнца или пониженной температуры воздуха по отношению к температуре бетона.	Продольные трещины над верхней арматурой: в зависимости от обстоятельств ширина трещин составляет несколько миллиметров; глубина трещин в целом незначительная, при неблагоприятных условиях несколько сантиметров	В течение первых часов (1-2 часа) после бетонирования до тех пор, пока бетон сохраняет пластичность	Тщательный подбор состава бетонной смеси. Повторное вибрирование до начала схватывания цемента.
Преждевременная пластичная усадка. Возникает в результате высыхания и сжатия наружной поверхности бетона, которой препятствует ядро не высохшего бетона внутри. начинает сжиматься, однако еще не высохший внутри бетон препятствует этому.	Поверхностные трещины часто без ярко выраженной направленности, в зависимости от обстоятельств ширина трещин превышает 1 мм, глубина трещин незначительная	В течение первых часов (1-2 часа) после бетонирования до тех пор, пока бетон сохраняет пластичность	Предотвращение быстрого высыхания с помощью укрытия пленкой и увлажнения поверхности Повторное вибрирование до начала схватывания цемента.
Выделение теплоты гидратации. Теплота, выделяющаяся при гидратации массивных бетонных элементов, нагревает ядро бетона, в то время как оболочка охлаждается при контакте с наружной средой. Разница температур ведет к образованию сжимающего напряжения, а по краям – к образованию растягивающего напряжения.	Поверхностные трещины, сквозные трещины, трещины при изгибе, в зависимости от обстоятельств свыше 1 мм	В течение первых дней после бетонирования	Подбор бетонной смеси, охлаждение бетона, устройство деформационных швов
Усадка в результате высыхания	Поверхностные трещины, сквозные трещины, трещины при изгибе, в зависимости от обстоятельств - свыше 1 мм	Через несколько недель или месяцев после бетонирования	Подбор бетонной смеси, армирования, устройство деформационных швов
Температурные деформации	Трещины при изгибе и сквозные трещины, в зависимости от обстоятельств - свыше 1 мм, возможны также поверхностные трещины	В любое время при изменении температурных условий	Армирование, состав бетонной смеси, предварительное напряжение арматуры, деформационные швы
Механические деформации	Трещины при изгибе и сквозные трещины, в зависимости от обстоятельств - свыше 1 мм,	В любое время при деформации опоры	Армирование, состав бетонной смеси, предварительное напряжение арматуры, деформационные швы
Собственное напряженное состояние	Различные.	В любое время при возникновении растяжения	Правильное армирование
Внешняя нагрузка	Трещины при изгибе, сквозные и микротрещины, трещины сдвига	В любое время	Правильное армирование
Мороз	Преимущественно трещины вдоль арматуры и/или растрескивания в зоне пустот, наполненных водой	В любое время при морозе	Виброуплотнение бетонной смеси при укладке. Профилактика умышленной порчи со стороны рабочих (замурованные бутылки с водой)
Коррозия арматуры	Трещины вдоль арматуры и по углам строительных элементов, растрескивания	Через несколько лет	Соблюдение защитного слоя бетона, отсутствие выпусков арматуры в грунт.

dom.dacha-dom.ru