Разрушение железобетонных конструкций

Дефекты изготовления

Существенным дефектом изготовления является использование бетона более низкого класса

по сравнению с указанным в проекте. Эта ошибка практически не сказывается на величине предельного изгибающего момента, которая определяет несущую способность на изгиб, но почти линейно влияет на таковую при расчетах на поперечную силу. В этих расчетах расчетное сопротивление бетона на срез следует принимать по фактическому классу бетона.

При изготовлении железобетонных конструкций, к сожалению, довольно часто имеет место низкое качество бетонирования.

Так, при «недовибрировании» бетонной смеси образуются раковины и каверны. Кроме того, из-за неровности, недостаточной очи- щенности, а также неплотности стыков опалубки возникает «ще- бенистость» поверхности бетона или полости в теле конструкции, связанные с утечкой растворной части бетонной смеси через стыки опалубки (рис. 3.1, 3.2).

Рис. 3.1.
Щебенистость нижней поверхности плиты проезжей части сталежелезобетонного пролетного строения
При «перевибрировании» бетонной смеси происходит разделение составляющих смеси с выдавливанием более легких и подвижных компонентов (цементное молочко, мелкий заполнитель) к поверхностям конструкции. После твердения, поверхностные слои такого бетона имеют пониженные характеристики прочности и морозостойкости, отрицательно сказывающиеся на долговечности и прочности бетона поверхностных слоев, что плохо само по себе и, кроме того, вносит ошибку в измерения прочности бетона, проводимые неразрушающими методами контроля.

Рис. 3.2. Полость в бетоне стойки

В обоих случаях прочность защитного слоя бетона снижается.

Причиной указанных дефектов укладки бетона чаще всего является так называемый «человеческий фактор», то есть неправильно принятое время вибрации бетонной смеси.

В технической литературе рекомендуется устанавливать момент окончания вибрирования бетона визуально по «характерному» блеску его влажной поверхности и по снижению интенсивности выхода воздуха из смеси.

Представляется, что ослабление бетона защитного слоя можно было бы учесть условным уменьшением его толщины в 2 раза, то есть на 1—1,5 см.

Существенным дефектом является недостаточная толщина защитного слоя бетона при неправильном положении арматурного каркаса в опалубке (рис. 3.3). Эта ситуация возникает, когда каркас не зафиксирован в опалубке должным образом, например, с помощью так называемых «сухариков», и под воздействием бетонной массы провисает или смещается в плане. К сожалению, это довольно распространенный дефект, как сборных, так и монолитных железобетонных конструкций.

Рис. 3.3.
Малый защитный слой бетона.
В стойках путепровода видны следы арматуры

В ОДМ 218.0.018 фактическое отсутствие защитного слоя оценивается как 20% износа по грузоподъемности.

Промежуточные значения износа предлагается определять по интерполяции. По мнению автора, эта оценка завышена, фактически износ не превысит 5%. Что касается снижения
грузоподъемности
при расчетах изгибаемых элементов на поперечную силу и сжатых — на продольную силу, то его следует определять исходя из фактической толщины защитного слоя с учетом ослабления бетона.

Недостаточный защитный слой, также как и его ослабление, сказывается на ускорении начала коррозии арматуры и тем самым снижает долговечность

конструкции. Можно считать, что так называемый диффузионный период, то есть время от ввода объекта в эксплуатацию до начала коррозии арматуры, сокращается пропорционально уменьшению толщины защитного слоя бетона.

Кстати, материал «сухариков» также являет собой проблему. Действительно, стальные «сухарики» облегчают доступ хлоридов к арматуре. «Сухарики», выполненные из цементно-песчаного раствора, трудоемки, и все- таки, это другой бетон, отличающийся от бетона конструкции. Деревянные «сухарики» высыхают, пластмассовые могут оказаться недолговечными. Есть над чем подумать.

Характерные дефекты и повреждения железобетонных конструкций

Основные виды коррозии бетонных и железобетонных конструкций представлены на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Основные виды разрушений бетонных и железобетонных конструкций

Химическую коррозию разделяют на три вида (по классификации В.М. Москвина):

— коррозия I вида – возникает из-за вымывания составных частей цементного камня;

— коррозия II вида – вызвана реакциями обмена между заполнителем бетона и составляющих клинкера;

— коррозия III вида – спровоцирована накоплением солей в составе бетонного раствора, разрушающих структуру цементного камня.

Коррозия I вида

обусловлена повреждением материала конструкций от действия воды и мороза.

Вода, проникая в тело бетона и двигаясь по его порам, вступает в реакцию с составляющим клинкера — гидроксидом кальция Са(ОН)2 и образует насыщенный раствор, который постепенно вымывается вновь поступающей водой. Бетон вследствие этого воздействия постепенно ослабевает и разрушается. Этот вариант разрушения возможен при достаточно интенсивной фильтрации воды, то есть при постоянном воздействии подземных вод, например, в межсезонный период.

С другой стороны при медленной фильтрации и непродолжительном действии воды в глубине бетона гидроксид кальция Са(ОН)2 выпадает в осадок из пересыщенного раствора, уплотняя тем самым поры бетона. Под действием углекислого газа СО2 из гидроксида кальция Са(ОН)2 образуется карбонат кальция. При этом в результате процесса карбонизации происходит увеличение объема твердого вещества примерно на 11%. Появляется внутреннее напряжение, которое при сохранении условий превышает предел прочности бетона на растяжение и обуславливает появление трещин.

Морозное разрушение бетонных конструкций происходит из-за воздействия отрицательных температур на поровую воду материала, уже содержавшуюся в структуре бетона или попавшую извне в виде атмосферных осадков. Увеличение объема поровой воды вызывает рост внутреннего напряжения, что так же приводит к образованию трещин.

Процесс коррозии II вида

состоит в том, что аморфные и скрытокристаллические формы кремнезема могут химически взаимодействовать со щелочами цемента и образовывать силикаты натрия и калия, которые в присутствии кальция поглощают воду, увеличиваются в объеме и вызывают его повреждения. Процесс развивается медленно, разрушение бетона может наступить через 10 лет и более.

Коррозия III вида

вызвана повреждением железобетонных конструкций от воздействия солей хлоридов.

Соли хлоридов, содержащиеся в противогололедных реагентах, способны легко проникать в бетоны, вступать в реакцию с цементным камнем, имеющим щелочной характер, и вызывать коррозию стальной арматуры.

Электрохимическая коррозия

арматуры железобетонных конструкций во влажной среде вызвана воздействием блуждающих постоянных и переменных токов. Роль проводника ионов (электролита) тока выполняет грунтовая влага. Электродами (анодом и катодом) являются стержни арматуры конструкций или любые другие металлические изделия.

В проводнике ионов или электролите при воздействии тока возникает соответствующий электродный потенциал или электродное напряжение. Если электроды соприкасаются между собой, то разность между электродными потенциалами действует как возбудитель коррозионной реакции. Образуется коррозионная пара, в которой один из электродов (анод) является разъедающим металл.

Наибольшее воздействие на железобетонные конструкции оказывает физическая коррозия

арматуры элементов.

Причинами возникновения коррозии этого вида являются различные физические факторы, такие как перепад температуры, воздействие нефтепродуктов, механические повреждения материала конструкции и т.д.

Физико-химическая коррозия

железобетонных элементов вызывается в основном одновременным воздействием физических факторов и химически агрессивных сред. Например, выщелачивание составляющих бетонного теста.

Комплекс градостроительной политики и строительства города Москвы

Поделиться

Текст доклада, представленного на конференции начальником Лаборатории испытаний строительных материалов и конструкций Дмитрием Николаевичем Абрамовым «Основные причины возникновения дефектов в бетонных конструкциях»

В своем докладе мне бы хотелось рассказать об основных нарушениях технологии производства железобетонных работ с которыми сталкиваются сотрудники нашей лаборатории на строительных площадках города Москвы.

— ранняя распалубка конструкций.

Из-за высокой стоимости опалубки с целью увеличения количества циклов ее оборачиваемости, строители зачастую не соблюдают режимы выдерживания бетона в опалубке и производят распалубку конструкций на более ранней стадии, чем это предусматривает требования проекта технологическими картами и СНиП 3-03-01-87. При демонтаже опалубки важное значение имеет величина сцепления бетона с опалубкой при: большом сцеплении затрудняется работы по распалубке. Ухудшение качества бетонных поверхностей, приводит к возникновению дефектов.

— изготовление недостаточно жесткой, деформирующейся при укладке бетона и недостаточно плотной опалубки.

Такая опалубка получает деформации в период укладки бетонной смеси, что приводит к изменению формы железобетонных элементов. Деформация опалубки может привести к смещению и деформации арматурных каркасов и стенок, изменению несущей способности элементов конструкции, образованию выступов и наплывов. Нарушение проектных размеров конструкций приводит:

— в случае их уменьшения

— к снижению несущей способности

— в случае увеличения к возрастанию их собственного веса.

Этот вид нарушения технологии наблюдения при изготовлении опалубки в построечных условиях без должного инженерного контроля.

— недостаточная толщина или отсутствие защитного слоя.

Наблюдается при неправильной установке или смещении опалубки или армокаркаса, отсутствии прокладок.

К серьезным дефектам монолитных железобетонных конструкций может привести слабый контроль за качеством армирования конструкций. Наиболее распространенными являются нарушения:

— несоответствие проекту армирования конструкций;

— некачественная сварка конструктивных узлов и стыков арматуры;

— применение сильно прокоррозированной арматуры.

— плохое уплотнение бетонной смеси при укладке в опалубку приводит к образованию раковин и каверн, может вызвать значительное снижение несущей способности элементов, увеличивает проницаемость конструкций, способствует коррозии арматуры находящейся в зоне дефектов;

-укладка расслоившейся бетонной смеси не позволяет получить однородную прочность и плотность бетона по всему объему конструкции;

— применение слишком жесткой бетонной смеси приводит к образованию раковин и каверн вокруг арматурных стержней, что снижает сцепление арматуры с бетоном и вызывает опасность появления коррозии арматуры.

Встречаются случаи налипания бетонной смеси на арматуру и опалубку, что вызывает образование полостей в теле бетонных конструкций.

— плохой уход за бетоном в процессе его твердения.

Во время ухода за бетоном следует создать такие температурно-влажные условия, которые обеспечили бы сохранение в бетоне воды, необходимой для гидратации цемента. Если процесс твердения протекает при относительно постоянной температуре и влажности, напряжения, возникающие в бетоне вследствие изменения объема и обуславливаемые усадкой и температурными деформациями, будут незначительными. Обычно бетон покрывают полиэтиленовой пленкой или другим защитным покрытием. С целью не допустить его пересыхания. Пересушенный бетон обладает значительно меньшей прочностью и морозостойкостью, чем нормально затвердевший, в нем возникает много усадочных трещин.

При бетонировании в зимних условиях при недостаточном утеплении или тепловой обработке может произойти раннее замораживание бетона. После оттаивания такого бетона он не сможет набрать необходимую прочность.

Повреждения железобетонных конструкций разделяют по характеру влияния на несущую способность на три группы.

I группа- повреждения, практически не снижающие прочность и долговечность конструкции (поверхностные раковины, пустоты; трещины, в том числе усадочные, раскрытием не свыше 0,2мм, а также, у которых под воздействием временной нагрузки и температуры раскрытие увеличивается не более чем на 0,1мм; сколы бетона без оголения арматуры и т.п.);

II группа- повреждения, снижающие долговечность конструкции (коррозионноопасные трещины раскрытием более 0,2мм и трещины раскрытием более 0,1мм, в зоне рабочей арматуры предварительно напряженных пролетных строений, том числе и вдоль участков под постоянной нагрузкой; трещины раскрытием более 0,3мм под временной нагрузкой; пустоты раковины и сколы с оголением арматуры; поверхностная и глубинная коррозия бетона и т.п.);

III группа — повреждения, снижающие несущую способность конструкции (трещины, не предусмотренные расчетом ни по прочности, ни по выносливости; наклонные трещины в стенках балок; горизонтальные трещины в сопряжениях плиты и пролетных строений; большие раковины и пустоты в бетоне сжатой зоны и т.п.).

Повреждения I группы не требуют принятия срочных мер, их можно устранить нанесением покрытий при текущем содержании в профилактических целях. Основное назначение покрытий при повреждениях I группы – остановить развитие имеющихся мелких трещин, предотвратить образование новых, улучшить защитные свойства бетона и предохранить конструкции от атмосферной и химической коррозии.

При повреждениях II группы ремонт обеспечивает повышение долговечности сооружения. Поэтому и применяемые материалы должны иметь достаточную долговечность. Обязательной заделке подлежат трещины в зоне расположения пучков преднапряженной арматуры, трещины вдоль арматуры.

При повреждениях III группы восстанавливают несущую способность конструкции по конкретному признаку. Применяемые материалы и технологии должны обеспечивать прочностные характеристики и долговечность конструкции.

Для ликвидации повреждений III группы, как правило, должны разрабатываться индивидуальные проекты.

Постоянный рост объемов монолитного строительства является одной из основных тенденций, характеризующих современный период российского строительства. Однако в настоящее время массовый переход к строительству из монолитного железобетона может иметь негативные последствия, связанные с достаточно низким уровнем качества отдельных объектов. Среди основных причин низкого качества возводимых монолитных зданий необходимо выделить следующее.

Во-первых, большинство действующих в настоящее время в России нормативных документов создавались в эпоху приоритетного развития строительства из сборного железобетона, поэтому совершенно естественны их направленность на заводские технологии и недостаточная проработка вопросов строительства из монолитного железобетона.

Во-вторых, у большинства строительных организаций отсутствуют достаточный опыт и необходимая технологическая культура монолитного строительства, а так же некачественное техническое оснащение.

В-третьих, не создана эффективная система управления качеством монолитного строительства, включающая систему надежного технологического контроля качества работ.

Качество бетона – это, прежде всего, соответствие его характеристик параметрам в нормативных документах. Росстандартом утверждены и действуют новые стандарты: ГОСТ 7473 «Смеси бетонные. Технические условия», ГОСТ 18195 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности». Должен вступить в силу ГОСТ 31914 «Бетоны высокопрочные тяжелые и мелкозернистые для монолитных конструкций», должен стать действующим стандарт для арматурных и закладных изделий.

Новые стандарты, к сожалению, не содержат вопросов, связанных со спецификой юридических отношений между заказчиками строительства и генподрядчиками, производителями стройматериалов и строителями, хотя качество бетонных работ зависти от каждого этапа технической цепочки: подготовка сырья для производства, проектирование бетонов, производство и транспортирование смеси, укладка и уход за бетоном в конструкции.

Обеспечение качества бетона в процессе производства достигается благодаря комплексу различных условий: здесь и современное технологическое оборудование, и наличие аккредитованных испытательных лабораторий, и квалифицированный персонал, и безусловное выполнение нормативных требований, и внедрение процессов управления качеством.

Некоторые дефекты монолитных железобетонных конструкций и способы их устранения

 Технологии, связанные с применением бетона, с годами будут только совершенствоваться и использоваться все шире. В этом нет никаких сомнений, учитывая, как множественные положительные стороны от применения цементных композитов, которые в настоящее время практически вытеснили с рынка строительных материалов силикатный и керамический кирпич и создает достойную конкуренцию другим конструкционным материалам, так и тот факт, что именно наука о бетоне находится сейчас в активной стадии развития. Важно заметить, что применение бетона позволяет решать многие задачи современного строительства, в том числе и снижать негативный экологический эффект как при изготовлении, так и при применении.

Одной из сфер применения цементных композитов является монолитное строительство. Однако совместно с активным привлечением данной технологии актуализируются и проблемы, с которыми мы можем столкнуться при ее использовании. В связи с этим указанная тема очень востребована.

Монолитное строительство — это наиболее развитая сфера применения бетона как в России, так и за рубежом, и такую тенденцию можно связать со следующими факторами:

− сокращение темпов возведения монолитных зданий;

− уменьшение собственного веса конструкций и повышение прочности и жесткости зданий;

− возможность устройства различной планировки без ограничения стандартными размерами серий (гибкая планировка);

− внедрение новых типов опалубки;

− возможность ведения работ в стесненных условиях.

Но, несмотря на распространенность монолитного домостроения, контроль и диагностика которого четко регламентируется различного уровня нормативными документами (СП и ГОСТ), проблемы образования дефектов в конструкциях остаются актуальными. Объясняется это как проектными просчетами и ошибками (включая несовершенство разрабатываемых ППР и технологических карт), так и нарушениями технологии ведения работ. Очевидно, что независимо от причины возникновения дефектов, необходимо разрабатывать решения по восстановлению или усилению таких конструкций с целью приведения их в исправное или работоспособное техническое состояние. При этом предлагаемое решение должно характеризоваться минимальными затратами на его воплощение при сохранении сроков исполнения работ. Тем самым будет обеспечиваться необходимый уровень рентабельности проекта.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что необходимо уделять внимание не только способам контроля при бетонировании и диагностики получаемых конструкций, но и изучению различных оперативных путей устранения выявленных дефектов бетонирования.

В этой ситуации важно перенимать опыт и делиться им, и в данной работе рассматриваются некоторые проблемы при бетонировании и способы устранения дефектов, которые нашли отражение в европейской практике.

Целесообразно выделить основные аспекты, которые важны для возведения монолитных конструкций, отвечающих нормативному уровню технического состояния. Первоначальным является правильный выбор материалов еще на этапе проектирования. Так, при назначении проектных требований бетона необходимо руководствоваться не только его прочностными параметрами, удовлетворяющими требованиям по несущей способности конструкции, но и обеспечением долговечности, основанной на анализе эксплуатационных факторов с учетом деструктивных процессов, общие требования к которым приведены в ГОСТ 31384–2017, зависящих от места и режима использования нашего материала.

Также немаловажным фактором при разработке проектных решений является учет взаимосвязи реологических особенностей бетонных смесей и параметров отдельных конструкций и их узловой работы. То есть необходимо назначать в проекте подвижность смеси, максимальную крупность заполнителя, вид и максимальный расход вяжущего (что крайне актуально для массивных конструкций). При одновременной укладке большого объема бетонной смеси нужно учитывать специфику ее уплотнения, а также предусматривать повышение температуры в массиве и недопущения образования градиента температуры. Но даже если состав бетона определен верно, то можно привести множество примеров, когда качество выполняемых работ на строительной площадке не соответствовало требованиям. Так, одной из самых распространенных проблем является неправильное уплотнение бетонной смеси или уход за свежеуложенным бетоном. Также довольно часто дефекты образуются вследствие неправильной установки или недостаточной герметичности опалубки или ее низкого качества.

Приведем конкретный распространенный пример образования дефекта, когда образуются спонтанные (непроектные) холодные швы при бетонировании. Так, при бетонировании колонны применяли бетон класса по прочности на сжатие В50 (или С50/60 по ЕН 206–1:2013: минимальная цилиндрическая прочность цилиндра на сжатие 50 МПа; минимальная кубическая прочность на сжатие 60 МПа) объемом 0,85 м3. По факту. количество заказанной и доставленной на объект смеси оказалось недостаточным для ее заливки за один раз. Результат такой неточности привел к вынужденному простою, время которого превысило момент начала схватывания. В этом случае необходимо было принять решение по устройству рабочего шва в определенной последовательности, которая как в России, так и за рубежом ничем не отличается и включает в себя чистку поверхности и разрушение цементной пленки, ухудшающей адгезию застывшего материала со свежим, с помощью дробления или алмазной резки.

Также может применяться травление кислотой. Возобновление бетонирования допускается производить по достижении бетоном прочности не менее 1.5 МПа, при этом поверхность швов должна быть перпендикулярна оси бетонируемой колонны. Для обеспечения адгезии между слоями «старого» и «нового» бетона могут наноситься битумные, клеевые или полимерные мастики. Но в конкретном рассматриваемом случае не были оперативно организованы соответствующие подготовительные мероприятия, а доставленная позже бетонная смесь была уложена на «старый» бетон. В результате в месте стыка образовался критический дефект, снижающий несущую способность колонны на этом участке.

Во время «простоя» свежеуложенный бетон не был укрыт рулонными или пленочными материалами, а при дальнейшей укладке новой порции бетонной смеси никакой чистки не проводилось. Вследствие этого холодный шов содержал в себе большое количество посторонних предметов. А устранение шва усложнялось тем, что колонна уже воспринимала нагрузку двух вышерасположенных перекрытий.

Было принято решение об устранении дефекта без демонтажа конструкции. Мероприятия по приведению колонны в работоспособное техническое состояние проводились в следующей последовательности.

Для обеспечения сохранения целостности опираемых конструкций была выполнена установка опор-стоек в количестве 50 штук вокруг колонны. По мере вырубки ослабленных мест устанавливались расклинивающие металлические элементы, после чего был дополнительно проведена очистка водой под высоким давлением, что обеспечило возможность сохранить рабочую арматуру в ненарушенном виде. Затем была смонтирована система из двух трубопроводов малого диаметра в верхней и нижней частях, установлена опалубка. После этого была уложена самоуплотняющаяся бетонная смесь. При бетонировании был использован самоуплотняющийся бетон класса по прочности на сжатие В65 (или С57/65 по ЕН 206–1:2013: минимальная цилиндрическая прочность цилиндра на сжатие 57 МПа; минимальная кубическая прочность на сжатие 65 МПа).

По достижении бетоном проектной прочности дополнительно произведено инъецирование микроцементом (растворная смесь нагнеталась под давлением, завершение нагнетания контролировалась по появлению ее в отводящей трубке).

Завершающим этапом работ являлась механическая обработка и удаление лишнего бетона, колонна была приведена в работоспособное техническое состояние.

Анализируя множество практических примеров устранения таких дефектов, можно сделать вывод, что представленное решение являлось наиболее безопасным и надежным в данных условиях, но потребовало немалых денежных затрат.

И тут можно «рискнуть» и предложить следующее: если бы на ремонтируемом участке можно было применить специальную опалубку, обеспечивающую при обжатии повышение давления бетонной смеси после ее укладки, то появилась бы возможность получить высокую адгезию слоев и хорошее уплотнение, не прибегая к дорогостоящему самоуплотняющемуся бетону и инъецированию. Такого эффекта можно добиться с помощью смещения хотя бы одного щита опалубки, притянутого хомутом или чем-то подобным. А серьезной проблемой этого решения, требующей тщательной проработки являлось бы изоляция. Наше предложение требует, несомненно, апробации и дополнительного расчета, но в итоге можно получить совершенно новый способ устранения схожих дефектов, и возможно он будет экономически выгодным.

Еще одним примером, связанным с особенностью бетонирования массивных конструкций на скальном основании, образования дефекта явилось следующее. Укладка бетонной смеси осуществлялась на неровное скальное основание. Учитывая это, устанавливались щиты опалубки, нижняя часть которых была изготовлена с учетом неровностей на скале. В таких случаях в месте соприкосновения должна проводиться изоляция стыков с помощью специальной ленты, но по факту изоляционные работы не были выполнены надлежащим образом. Важно заметить, что в проектном решении принята во внимание массивность конструкции и как следствие предусматривалось использование подвижной бетонной смеси (марки П4 или П5). В самом начале заливки первого слоя бетонная смесь начала «просачиваться» через стыки с недостаточной изоляцией. В результате стало невозможным заполнение опалубки до нужного уровня для последующего уплотнения глубинными вибраторами. Работы были остановлены для поиска возможных путей устранения возникшей проблемы. Возможно, если бы применялась умеренно подвижная смесь (П3), то этого бы не произошло, но применять ее для такой массивной конструкции нельзя. Также было принято решение использовать «старый» бетон как изоляцию стыков. Потребовалась дополнительная обработка поверхности бетона для обеспечения прочного и плотного сцепления бетонного основания со свежеуложенным цементным композитом.

При заливке следующих слоев бетонной смеси и их вибрировании не был замечено протекания стыков. Данное решение возникшей проблемы повлияло на сроки строительства, но в целом было очень экономично и не потребовало мобилизации дополнительных сил и техники для демонтажа опалубки.

Автор выражает признательность инженеру-конструктору Полине Владимировне Козловой и научному руководителю Вадиму Дмитриевичу Староверову за оказанную помощь при написании настоящей статьи.

Дефекты и повреждения железобетонных конструкций

Причинами появления дефектов могут быть: ошибки проектирования; дефекты материалов; нарушения технологии изготовления и монтажа. К этому перечню следует добавить условия эксплуатации, так как для производственных зданий неправильная эксплуатация, включая нарушения, приводящие к коррозии бетона, арматуры и закладных деталей и перегрузке конструкций, является часто повторяющейся причиной возникновения дефектов.

Для производственных зданий, как правило, используются типовые конструкции или конструкции, разрешенные к применению наряду с типовыми. Эти конструкции в процессе своего создания проходят тщательную экспериментальную проверку. Поэтому появление в них дефектов, вызванных ошибками проектирования, практически исключено. Что касается экспериментальных конструкций, то они обычно находятся под наблюдением авторов проектов, и дефекты, вызванные недостатком проектирования, обычно своевременно выявляются.

К дефектам проектирования могут быть отнесены дефекты, появляющиеся в результате несоответствия фактической схемы работы конструкций в составе здания схеме, принятой при проектировании и экспериментальных исследованиях.

Использование материалов, не отвечающих предъявляемым к ним требованиям, приводит к дефектам, не зависящим от вида конструкций. К числу этих дефектов и причин их появления, могут быть отнесены трещины, возникающие в результате повышенной усадки бетона, пониженная прочность и стойкость бетона из-за низкого качества составляющих или неправильного подбора состава. К дефектам приводит повышенная хрупкость (в том числе плохая свариваемость) и повышенная хладноломкость арматурных сталей, а также их пониженная коррозионная стойкость.

Технологические дефекты очень разнообразны и зависят от значительного количества факторов, таких как:

– геометрическая форма и размеры конструкции;

–технологии натяжения и отпуска арматуры для предварительно-напряженных конструкций;

– конструкции опалубочных форм;

– способ укладки и уплотнения бетона;

– способ и режим тепловлажностной обработки;

– профессиональный уровень изготовителей и качества их труда;

– способ транспортировки и монтажа.

При изготовлении конструкций возможно образование различных видов трещин. Помимо технологических трещин могут возникнуть дефекты, не имеющие внешнего проявления, однако при эксплуатации они будут способствовать появлению дефектов, выявляемых визуально. Например, заниженная толщина защитного слоя может привести к коррозии арматуры и появлению трещин, направленных вдоль арматуры. Кроме этого, к наиболее характерным дефектам сборных железобетонных конструкций, выпускаемых заводами, следует отнести: несоответствие арматурных стержней проекту по диаметрам, количеству или классам стали; снижение классов бетона против проектных; пропуски закладных деталей; несоответствие проектному положению или отсутствие выпусков арматуры в стыковых узлах сопряжения элементов.

Наиболее часто встречающимися случаями отступлений от технических условий монтажа конструкций являются:

– отклонение установленных колонн от вертикальности;

– несовпадение оголовков колонн в стыках;

– смещение колонн, ригелей, балок и ферм и т.п. с оси;

– несоблюдение высотных отметок колонн и их консольных выступов;

– недостаточные длины опирания элементов;

– непроектное расположение плит по маркам в различных зонах покрытий и перекрытий, их зазоров в стыках, отсутствие связывающих деталей;

– нарушение последовательности монтажа сборных элементов и в результате этого образование в них недопустимых по раскрытию трещин и прогибов, смещения и подвижки;

– низкое качество монтажных соединений и последующей их заделки, некачественное выполнение сварных соединений;

– механические повреждения в виде трещин и сколов бетона и др.

К наиболее серьезным дефектам, возникающим при неправильной эксплуатации конструкций и при агрессивном воздействии производственной среды, относятся:

– потеря поверхностными слоями бетона конструкций защитных свойств по отношению к арматуре;

– коррозия арматуры и отслаивание в связи с этим бетонных защитных слоев;

– образование в элементах конструкций различных трещин;

– растрескивание или шелушение растворной части, нарушение ее связи с крупным заполнителем бетона, снижение прочности бетона; появление на поверхности бетона высолов;

– потеря бетоном прочности в результате его пересушивания, длительного воздействия нефтепродуктов и т.п.;

– расстройство стыков подкрановых балок и частичное разрушение их полок и ребер;

– нарушение температурных швов и элементов их конструкций;

– разрушение защитных покрытий;

– механические повреждения, в том числе пробивка отверстий, проемов с обнажением и вырезкой арматуры и механическим повреждением бетона, обнажение арматуры для крепления оборудования, образование трещин и сколов бетона от ударов при перемещениях грузов и при работе оборудования.

Наиболее характерным нарушением условий эксплуатации производственных зданий является протечка кровли, в результате чего происходит карбонизация бетона плит покрытия, потеря бетоном защитных свойств, коррозия арматуры и появление трещин, направленных вдоль арматурных стержней. Иногда при плоских и малоуклонных кровлях службы эксплуатации используют поваренную соль для уменьшения наледи. При плохом состоянии кровли это ведет к разрушению бетона плит.

К числу нарушений условий эксплуатации необходимо отнести перегрузку конструкций за счет увеличения статических и динамических технологических нагрузок или их приложения в местах, не предусмотренных проектом. Наиболее характерно превышение крановых (особенно горизонтальных) нагрузок, а также нагрузок на покрытие за счет технологической пыли.

К числу нарушений условий эксплуатации можно отнести также температурные воздействия при пожарах. Без привязки к виду конструкций дефекты могут классифицироваться:

– по периоду работы конструкции, в которой появился дефект;

– по причине появления;

– по степени влияния (опасности).

Дефекты могут появляться на различных этапах работы конструкций (при изготовлении, транспортировании и монтаже, эксплуатации). При этом возможна «цепная реакция»: дефекты, появляющиеся на начальной стадии работы, могут усилить проявление и появление новых дефектов на последующих стадиях.

Условия изготовления и эксплуатации конструкций столь многообразны, что названные причины появления дефектов наиболее возможны, но не исчерпывающие. Например, редким, но очень опасным дефектом является обрыв преднапряженной арматуры при изготовлении. Общими являются дефекты, связанные со свойствами арматурных сталей:

– пониженная коррозионная стойкость;

– дефекты рабочей арматуры, вызванные коррозией бетона.

В железобетонных конструкциях трещины по характеру многообразны. При этом трещины в некоторых случаях не только допустимы, но и свидетельствуют о нормальной работе конструкций, однако в большинстве случаев они являются признаком неблагополучного состояния конструкций в результате изменения условий работы их элементов и сечений.

Необходимо различать трещины технологического происхождения, трещины, возникающие при транспортировании, складировании, монтаже, и трещины, появившиеся в процессе эксплуатации.

Технологические трещины возникают либо при интенсивном режиме прогрева, а также при неодинаковой температурной деформации металлической формы и свежеуложенного бетона, либо в свежеуложенном бетоне при раннем разопалубривании конструкции. Обычно они появляются в местах увеличения толщины конструкции, либо в узлах пересечения ее элементов. Особенно опасны технологические трещины в зоне анкеровки предварительно-напряженной арматуры, т.к. это может привести к потере ее сцепления с бетоном.

Трещины и другие дефекты, вызванные неправильной транспортировкой, складированием и монтажом располагаются обычно на тех участках конструкций, где они не могут образоваться под действием эксплуатационной нагрузки (например поперечные трещины в сжатых элементах). Наиболее характерные виды дефектов железобетонных конструкций приведены в приложении 4.1.

Дефекты перекрытий, причины, способы устранения?

Для обеспечения нормальной эксплуатации здания прогибы балок междуэтажных деревянных перекрытий не должны превышать 1/250, балок чердачных перекрытий — 1/200. В случае обнаружения провисания потолков или сильной зыби перекрытий необходимо произвести их вскрытие и ревизию конструкций перекрытия: состояние наката и смазки; достаточность слоя засыпки, особенно в надподвальных и чердачных перекрытиях; состояние подшивки и надежность крепления ее к балкам в облегченном перекрытии. Обследование деревянных чердачных перекрытий со снятием засыпки и смазки на ближайших к наружным стенам участках шириной до 1 м и с тщательным осмотром и проверкой состояния деревянных частей перекрытия должно производиться не реже 1 раза в 5 лет. При поражении гнилью опорных частей отдельных балок перекрытий взамен обрезанного сгнившего конца устанавливают две накладки из досок, сечение которых определяется расчетом и должно быть несколько боль­ше, чем сечение существующей балки (рис. ). При большом объеме повреждений применяют прут­ковые протезы, которые изготовляют заранее в мастер­ских. Длину протезов принимают на 10 % больше двой­ной длины обрезанного конца балкн. Опорные части вы­полняют из швеллеров №20—30 — для балок междуэтажных перекрытий, № 12—16 — для чердачных перекрытий). Для установки прутковых протезов под дефектные балки подводят временные опоры, разбирают деревян­ное перекрытие по ширине на 75 см снизу и на 1,5 м сверху от стены, спиливают поврежденный участок бал­ки по длине примерно на 0,5 м, заводят протез в опор­ную нишу и скрепляют его с балкой гвоздями (рис.). Пораженную грибком древесину необходимо немед­ленно сжечь; новую древесину должны применять в воз­душно-сухом состоянии, а также обрабатывать огнеза­щитными составами и антисептиками. При повышенных нагрузках на перекрытие в дере­вянных балках появляются продольные трещины в сред­ней зоне. Аналогичные трещины могут возникнуть и при усушке древесины. При незначительных дефектах деревянных перекры­тий их ремонт осуществляют протезированием, наращи­ванием сечения балок, частичной заменой черного или чистого пола. Протезирование применяют при пораже­нии гнилью или жучками небольших участков балок, оно заключается в аккуратном вырезании дефектного участка и установкой на гвоздях (болтах) новой древе­сины. Места усиления должны быть соответствующим образом антисептированы. При усилении наращиванием сечение балки увеличи­вается накладками расчетного сечения по всей длине или на части пролета. Усиливаемые элементы крепят к существующей балке гвоздями или болтами. При достаточной толщине перекрытия усиление де­ревянных балок может быть осуществлено с помощью надбалок или подбалок, которые крепят к усиливаемой балке с помощью вертикальных болтов. Усиленные кон­цы балок междуэтажных перекрытий антисептируют и заделывают в стены наглухо, в чердачных перекрыти­ях балки оставляют открытыми сверху, утепляя их эф­фективным материалом. Элементы усиления должны быть изолированы от каменной кладки (бетона) прокладкой из толя или ру­бероида. При значительных дефектах деревянных балок реко­мендуются преобразование их в шпренгельные фермы, в балки составного сечения или полная замена путем установки рядом с поврежденной балкой новой. При обследовании железобетонных несущих конструкций перекрытия необходимо выявлять видимые дефекты и повреждения: – деформации отдельных элементов или конструкций перекрытий в целом; – нарушение геометрических размеров сечений; – дефекты бетонирования (раковины, слабая связь между инертными составляющими бетона); – механические повреждения; – трещины различного характера; – смещения и деформации в узлах сопряжений конструкций; – растрескивание и отслоение защитных слоев бетона; – коррозию арматуры; – нарушение сцепления арматуры с бетоном; – увлажнения, высолы; – недостаток или ослабление армирования при разрушении защитного слоя. К недостаткам, возникающим в железобетонных перекрытиях в процессе эксплуатации, относятся: прогибы, промерзание у наружных стен, отслоение штукатурки, трещины в местах сопряжения перекрытий со стенами. При осмотре перекрытий необходимо обращать внимание на нагрузки, провисание и зыбкость перекрытий, трещины в местах примыкания к смежным конструкциям и в штукатурке или затирке потолков, отсыревание потолков, недостаточность звукоизоляции. При переохлаждении участка стены в местах опирания на нее железобетонных настилов междуэтажных перекрытий, о чем свидетельствует наличие сырых пятен или инея, рекомендуется устраивать карниз у потолков чердачных и междуэтажных перекрытий или производить вскрытие пола и утепление концов настила. При обнаружении провисающей штукатурки или глубоких трещин в ней необходимо проверить состояние штукатурки простукиванием. При выпучивании и отслаивании от железобетонных плит штукатурку следует отбить и заменить новой, выполненной из сложного раствора, с предварительной насечкой на поверхности плит. Повышенная влажность плит в помещениях над душевыми может свидетельствовать о нарушении герметичности перекрытия, поэтому их необходимо вскрыть и восстановить герметичность.