Дефекты железобетонных конструкций
Виды дефектов железобетонных конструкций зависят от многих факторов, основными из которых являются:
- физико-механические характеристики железобетона, зависящие от класса арматуры и бетона;
- вид воздействия (силовое, агрессивные воды и газы, температурно-влажностный режим окружающей среды);
- вид, направление и способ силового нагружения (статическое или динамическое, сосредоточенное или распределенное);
- соответствие фактических нагрузок и воздействий расчетным;
- соответствие фактической расчетной схемы проектной;
- тип здания или сооружения и его конструктивная схема (сборное, сборно-монолитное, монолитное, этажность);
- нарушение технологии при изготовлении, транспортировке, складировании и монтаже железобетонных конструкций;
- ошибки при проектировании;
- механические повреждения;
- аварии техногенного и природного характера.
При проведении обследований технического состояния зданий и сооружений, следует учитывать, что дефекты железобетонных конструкций могут носить общий характер, присущий всем железобетонным конструкциям, и специфический, относящийся к определенным типам зданий и сооружений.
Независимо от типа здания, его конструктивной и расчетной схемы общие характерные дефекты железобетонных конструкций приведены ниже.
№ 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 |
Новости
После снятия опалубки с железобетонных конструкций нередко обнаруживают дефекты бетонирования. Они возникают вследствие применения некачественных материалов, изношенной опалубки, нарушения технологии производства бетонных работ или недостатков конструктивных решений. Применение опалубки, которая в процессе многократной оборачиваемости постепенно изнашивалась и своевременно не ремонтировалась, приводит к тому, что в процессе бетонирования через ее щели и неплотности при интенсивной вибрации вытекает цементное молоко, в результате чего конструкция может иметь гравелистую поверхность и раковины.
Сразу после распалубливания производитель работ и работник строительной лаборатории должны тщательно осмотреть состояние открытых поверхностей бетонных и железобетонных конструкций, проверить конструкции на наличие скрытых дефектов путем простукивания обычным молотком, а в сомнительных местах – с помощью ультразвукового или другого дефектоскопа. Выявленные дефекты устраняют.
Дефекты в бетоне конструкций могут быть разделены на две основные группы.
К первой группе относятся:
гравелистая поверхность бетона в отдельных местах, неглубокие раковины, незначительные неровности и наплывы. Исправление их не требует разработки специальных мероприятий, не связано оно и со значительными затратами труда и материальных средств.
Ко второй группе относятся
глубокие и сквозные раковины, пустоты, трещины, отклонения конструкций от проектных размеров и др. Эти дефекты исправляют только после тщательного осмотра конструкции и, как правило, после согласования методов устранения дефектов с проектной организацией.
Гравелистую поверхность бетона очищают металлическими щетками, промывают струей воды, а затем оштукатуривают цементно-песчаным раствором состава 1:2 (по объему) на портландцементе марки 400-500. Неглубокие раковины расчищают от неплотного бетона зубилом и металлической щеткой, промывают водой и заделывают раствором, торкретируют или зачеканивают жест-ким раствором. Наплывы на бетонной поверхности удаляют вслед за распалубливанием, когда бетон еще не набрал проектной прочности, для чего применяют кельмы, молотки-кирочки, зубила и отбойные молотки.
К наиболее распространенным дефектам железобетонных конструкций относятся раковины, которые образуются в результате сбрасывания бетона в опалубку с большой высоты, из-за недостаточного уплотнения, применения жесткой бетонной смеси, в результате длительного транспортирования, во время которого бетонная смесь расслоилась и начала схватываться. Чаще всего раковины появляются в местах наибольшей насыщенности арматурой, труднодоступных и неудобных для укладки и уплотнения бетона.
При назначении метода устранения раковин необходимо учитывать их число и размеры. В сильно загруженных колоннах раковины последовательно расчищают, удаляя уплотненный бетон с каждой стороны колонны, затем их промывают водой и подготовленные полоски бетонируют.
Для заделки раковин применяют раствор или бетон с крупностью зерен заполнителя до 20 мм. В качестве вяжущего используют портландцемент марок 400-500. Раствор или бетон готовят небольшими порциями вблизи места производства ремонтных работ. Чтобы обеспечить сцепление нового бетона со старым и с арматурой и получить повышенную прочность на ослабленном участке в раннем возрасте, рекомендуется применять бетон, марка которого на одну ступень выше марки бетона ремонтируемой конструкции.
Если при проверке обнаружены сквозные раковины, расчистка которых вызовет значительное снижение несущей способности нагруженных колонн, то устраивают железобетонные обоймы или накладки с последующим нагнетанием в пустоты цементно-песчаного раствора через установленные заранее трубки. На месте каждого дефекта рекомендуется устанавливать не менее двух трубок с последующим нагнетанием в пустоты цементно-песчаного раствора.
Довольно распространенным и опасным для несущей способности железобетонных конструкций видом дефектов являются пустоты. Они часто встречаются и появляются, как правило, вследствие непрохождения бетона на данном участке. Пустоты иногда достигают таких размеров, что полностью оголяется арматура, образуются сквозные разрывы в конструкциях и нарушается их монолитность.
Устранение такого рода дефектов сводится к следующему. Поверхность стыков очищают от рыхлого старого бетона, после чего стыки тщательно промывают водой. У мест бетонирования устраивают навесную опалубку с карманами, несколько возвышающимися над верхним стыком. Заделывают пустоты бетоном на мелком щебне. Производитель работ вместе с лаборантом проверяют правильность приготовления бетонной смеси и тщательность ее уплотнения штыкованием или вибрированием. Для ускорения твердения бетона в местах заделок применять паро- и электропрогрев. Зимой для обогрева полостей в конструкциях перед укладкой бетона и для последующего его твердения могут быть использованы лампы инфракрасного излучения.
Если обнаружены трещины, являющиеся результатами усадки, температурных напряжений или различных деформаций, создается комиссия с участием представителя проектной организации. В случае необходимости к участию в работе комиссии приглашают работников центральных лабораторий и научно-исследовательских институтов. В процессе обследования комиссия должна выявить причины появления трещин, обозначить их на конструкции, измерить величину раскрытия трещин и установить наблюдение за их состоянием.
Величину раскрытия трещин измеряют лупой с делениями на стекле, устанавливаемой вплотную к плоскости конструкции. Место установки окуляра лупы (прилегающего к плоскости конструкции) обводят цветным карандашом и нумеруют, чтобы в дальнейшем трещину измерять в одном и том же месте. При следующем измерении лупу ставят в створ ранее сделанных отметок.
Простейшим методом контроля раскрытия трещин является установка на расчищенную поверхность с обеих сторон трещины гипсовых маяков.
Стабилизировавшиеся трещины в зависимости от величины их раскрытия заделывают с поверхности цементным раствором набрызгом или под давлением. Если же в процессе проверки установлено, что раскрытие трещин продолжается, что может явиться причиной деформации несущих и ограждающих конструкций зданий, проектная организация должна срочно разработать проект усиления конструкций, а строительная организация – выполнить эти работы. Все работы по исправлению дефектов в бетонных и железобетонных конструкциях оформляются специальным актом.
Назад в раздел
Причины возникновения дефектов в конструкциях и изделиях
Современная технология возведения монолитных конструкций предполагает применение бетонных смесей с осадкой конуса 16–24 сантиметра. Такие смеси содержат много вовлеченного воздуха, который при контакте с опалубкой остается на ней и после затвердевания бетона и снятия опалубки оставляет на поверхности бетона раковины различного размера. Прилипанию воздушных пузырьков очень способствует густая смазка на поверхности опалубки.
Бетонные смеси с осадкой конуса 16 – 24 сантиметра весьма склонны к расслоению и водоотделению и по этой причине приводят к неравномерному распределению плотности и низкой долговечности монолитных конструкций.
Технология изготовления железобетонных изделий имеет некоторые отличия от технологии возведения конструкций. При этом к железобетонным изделиям традиционно предъявляются более высокие требования к качеству поверхности (см. таблицу). Существует несколько причин ухудшения качества поверхности железобетонных изделий, основными из которых можно признать неравномерное нанесение смазки на поверхность формы, недостаточно эффективное уплотнение бетонной смеси и ее неправильная рецептура. Основным отличием технологии изготовления железобетонных изделий является применение гораздо менее пластичных бетонных смесей — вместо смеси с осадкой конуса 20-24 см применяется смесь с осадкой конуса 4…8 см. Такие смеси содержат гораздо меньше вовлеченного воздуха и при горизонтальном формовании позволяют получать поверхности достаточно высокой категории, вплоть до А1. Однако при кассетном способе производства (вертикальное формование) при любой консистенции смазки происходит защемление воздуха на поверхности формы и неизбежное образование раковин. Кроме того, при интенсивном вибровоздействии, характерном для технологии изготовления железобетонных изделий происходит дополнительное воздухововлечение в бетонную смесь, что также приводит к образованию раковин.