Ремонт дефектов железобетонных конструкций

Ремонт дефектов железобетонных конструкций

КОНСТРУКЦИИ БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ

Правила ремонта и усиления

Concrete and reinforced concrete structures. Rules of structural repair and reinforcement

Дата введения 2018-06-13

Предисловие

Сведения о своде правил

1 ИСПОЛНИТЕЛИ — АО «НИЦ «Строительство» — НИИЖБ им.А.А.Гвоздева, Закрытое акционерное общество «Триада-Холдинг» (ЗАО «Триада-Холдинг»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет

Введение

Настоящий свод правил разработан с учетом обязательных требований, установленных в Федеральных законах от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» и содержит общие требования к усилению и ремонту бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения.

Свод правил разработан авторским коллективом АО «НИЦ «Строительство» — НИИЖБ им.А.А.Гвоздева (руководитель работы — канд. техн. наук А.Н.Болгов; д-р техн. наук В.Ф.Степанова, Н.К.Розенталь, канд. техн. наук Д.В.Кузеванов, С.И.Иванов, ст. науч. сотр. С.Е.Соколова), ЗАО «Триада-Холдинг» (руководитель работы — д-р техн. наук А.А.Шилин, канд. техн. наук А.М.Кириленко, М.В.Зайцев, Д.В.Картузов, ст. инж. А.Б.Щукина, ст. инж. Д.В.Боган).

1 Область применения

1.1 Настоящий свод правил распространяется на проектирование ремонта и усиления бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения, эксплуатируемых в климатических условиях России (при систематическом воздействии температур не выше 50°С и не ниже минус 70°С).

1.2 Требования настоящего свода правил распространяются на проектирование и расчет бетонных и железобетонных конструкций, усиливаемых стальным прокатом, композитными материалами, а также на ремонт бетонных и железобетонных конструкций, изготовленных из тяжелого мелкозернистого и конструкционного легкого бетона.

1.3 При проектировании ремонта и усиления бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в особых условиях эксплуатации (при сейсмических воздействиях, в условиях повышенной влажности, после пожара), должны соблюдаться дополнительные требования, предъявляемые к усилениям таких конструкций.

1.4 Требования настоящего свода правил не распространяются на проектирование усиления бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, мостов, транспортных тоннелей, метрополитенов, труб под насыпями, покрытий автомобильных дорог и аэродромов, армоцементных конструкций, а также конструкций, изготовляемых из бетонов плотностью менее 1600 и свыше 2500 кг/м .

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 9.072-77 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Термины и определения

ГОСТ 9.407-2015 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Метод оценки внешнего вида

ГОСТ 12.3.002-2014 Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности

ГОСТ 112-78 Термометры метеорологические стеклянные. Технические условия

ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

ГОСТ 5382-91 Цементы и материалы цементного производства. Методы химического анализа

ГОСТ 10181-2014 Смеси бетонные. Методы испытаний

ГОСТ 12020-72 Пластмассы. Методы определения стойкости к действию химических сред

ГОСТ 12730.1-78 Бетоны. Методы определения плотности

ГОСТ 12730.2-78 Бетоны. Метод определения влажности

ГОСТ 14098-2014 Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры

ГОСТ 15140-78 Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии

ГОСТ 16976-71 Покрытия лакокрасочные. Метод определения степени меления

ГОСТ 17623-87 Бетоны. Радиоизотопный метод определения средней плотности

ГОСТ 17624-2012 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности

ГОСТ 17625-83 Конструкции и изделия железобетонные. Радиационный метод определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения арматуры

ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности

ГОСТ 21718-84 Материалы строительные. Диэлькометрический метод измерения влажности

ГОСТ 22690-2015 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля

ГОСТ 22904-93 Конструкции железобетонные. Магнитный метод определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры

ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

ГОСТ 28570-90 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций

ГОСТ 28574-2014 Защита от коррозии в строительстве. Конструкции бетонные и железобетонные. Методы испытаний адгезии защитных покрытий

ГОСТ 31383-2008 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний

ГОСТ 31384-2017 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования

ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния

ГОСТ 31993-2013 (ISO 2808:2007) Материалы лакокрасочные. Определение толщины покрытия

ГОСТ 32016-2012 Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Общие требования

ГОСТ 32017-2012 Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к системам защиты бетона при ремонте

ГОСТ 32943-2014 Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к клеевым соединениям элементов усиления конструкций

ГОСТ 33762-2016 Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к инъекционно-уплотняющим составам и уплотнениям трещин, полостей и расщелин

ГОСТ Р 56378-2015 Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к ремонтным смесям и адгезионным соединениям контактной зоны при восстановлении конструкций

ГОСТ Р 56703-2015 Смеси сухие строительные гидроизоляционные проникающие капиллярные на цементном вяжущем. Технические условия

ГОСТ Р 52804-2007 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний

ГОСТ Р 52892-2007 Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию

ГОСТ Р 56731-2015 Анкеры механические для крепления в бетоне. Методы испытаний

СП 16.13330.2011 «СНиП II-23-81* Стальные конструкции»

СП 20.13330.2016 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия»

СП 28.13330.2012 «СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии» (с изменениями N 1, N 2)

СП 48.13330.2011 «СНиП 12-01-2004 Организация строительства» (с изменением N 1)

СП 63.13330.2012 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» (с изменениями N 1, N 2)

СП 70.13330.2012 «СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции» (с изменением N 1)

СП 164.1325800.2014 Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования

СП 1.1.1058-01 Организация и проведение производственного контроля за соблюдением санитарных правил и выполнением санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий

СанПиН 2.1.7.1322-03 Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления

Примечание — При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применяют термины по СП 63.13330, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 адгезия: Совокупность сил, связывающих ремонтный состав, «новый» бетон с основанием (бетоном, железобетоном).

3.2 активная углепластиковая сетка: Сетка, смоченная в полимерном составе перед ее укладкой в минеральную матрицу.

3.3 бандаж (пластырь) трещин: Слой определенной толщины и ширины полимерного или полимерцементного состава, обеспечивающего герметизацию.

3.4 бетонное основание (здесь): Часть ремонтируемой или усиляемой железобетонной конструкции на которую наносятся ремонтные и защитные материалы или к которой крепятся конструкции усиления.

гидрофобизирующая пропитка: Обработка бетона путем создания водоотталкивающей поверхности, при этом поры и капилляры остаются незаполненными, пленка на поверхности бетона не образуется, внешний вид меняется мало или не меняется вообще.

3.6 дефект (здесь): Отдельное несоответствие конструкций какому-либо параметру, установленному проектной и технологической документацией или нормативным документом.

защита: Меры, направленные на то, чтобы предотвратить или уменьшить образование дефектов в конструкции.

* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 32016-2012, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

материал: Компоненты, собранные по определенному рецепту в композит для ремонта или защиты бетонных конструкций.

Источник

Дефекты бетонирования и методы их устранения

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

Основные причины появления дефектов ЖБИ

Существует всего несколько объективных и субъективных причин, которые влияют на сохранение прочностных характеристик железобетонных изделий и появление в них дефектов. К ним относятся:

• нарушение технологии производства изделий;
• нарушение условий хранения и транспортировки продукции;
• несоблюдение технологии монтажа и проектной документации;
• превышение рекомендуемой нагрузки на бетонную конструкцию;
• воздействие химических веществ, масел;
• воздействие вибрации.

Методы исправления дефектов

Разберем по порядку технологические приемы исправления перечисленных дефектов.

Отслоение защитного слоя бетона с обнажением арматуры

При отслоении защитного слоя бетона над арматурой его следует удалить до прочного бетона, арматуру обработать от следов коррозии, поверхность бетона промыть водой. Далее можно использовать один из вариантов: или торкретировать составом «КТтрон-торкрет М», обеспечивающим минимальный отскок, или послойно восстанавливать поверхность тиксотропным ремонтным составом «КТтрон-3 Т500», предварительно обработав арматуру «КТтрон-праймером». Внешний край дефекта следует оформить перпендикулярным разрезом глубиной не менее 10 мм, с последующей выборкой бетона со стороны дефекта.

Дефекты бетона и способы их устранения

После окончания строительных работ или в процессе эксплуатации в конструкции бетонных сооружений можно найти дефекты, которые отрицательно влияют на долговечность и эксплуатационные характеристики.

Повреждения образуются в результате несоблюдения строительных технологий, применения стройматериалов низкого качества или нагрузки, превышающей предельное значение для конкретного сооружения.

К дефектам бетонных сооружений относятся:

• выступающий крупный заполнитель (гравий или щебень);
• образование полостей на поверхности;
• пустоты в бетонном массиве;
• образование трещин в блоках;
• появление поверхностных раковин.

Кратко рассмотрим каждый тип дефектов и способы их устранения.

Выступающий крупный заполнитель

Представляет собой неровную поверхность бетонной стяжки, образованную выступающими краями щебня или гравия. Мешает проведению отделочных работ, а также — нанесению гидро- и теплоизоляции.

Чтобы выровнять бетонное покрытие, необходимо нанести выравнивающий слой цементно-песчаной штукатурки толщиной, превышающей высоту неровностей.

Поверхностные полости

Впадины различной формы и глубины. К их образованию приводит нарушение технологии приготовления бетона. Так, использование воды в количестве большем, чем необходимо в соответствии с пропорцией, а также недостаточное уплотнение раствора вибраторами обязательно ведут к появлению рытвин на поверхности после высыхания заливки.

Для выравнивания стяжки полости тщательно зачищают металлическими щетками и заливают отверстия смесью цемента и песка в соотношении 1:2. Выравнивающую смесь изготавливают с использованием портландцемента марки М400 или М500.

Раковины на поверхности

Небольшие отверстия на поверхности бетона, в отличие от полостей — неглубокие. К их образованию чаще всего приводят использование большого количества воды и недостаточное утрамбовывание виброинструментом.

Чтобы выровнять ямки на поверхности, необходимо тщательно пройтись по ним металлическими щетками и промыть струей воды. Для обеспечения надежного сцепления используйте бетон маркой на позицию выше, чем в ремонтируемой конструкции.

Пустоты внутри бетонных конструкций

Считаются самым серьезным дефектом бетона. Появляются как при несоблюдении пропорций при приготовлении бетонного раствора, так и в результате нарушений технологии заливки: например, непрохождения цемента в труднодоступные места.

Нарушают монолитность конструкции, ослабляют ее и могут привести к полному разрушению объекта, поэтому необходимо ответственно проводить мероприятия для выявления пустот и в случае обнаружение незамедлительно их устранять. Для устранения дефекта бетон скалывают до пустотного образования, затем внутрь закачивают смесь цемента с мелкозернистым щебнем.

Трещины

Появляются в результате внешнего воздействия — например, применения нагрузки, значительно больше допустимой. Бетон также растрескивается, если используемая арматура подвержена воздействию коррозии, при смешивании раствора были нарушены пропорции используемых компонентов, а при заливке — нарушены технологии укладки бетона.

В зависимости от длины и ширины трещин применяют различные способы устранения этого дефекта. Одним из самых эффективных считается использование специального расширяющего состава, который подают под давлением.

Помните, что при наличии любых дефектов — значительных, а тем более критических, запрещено продолжать строительство. Не принятые своевременно меры по выявлению и устранению брака приведут к ухудшению эксплуатационных характеристик постройки и финансовым потерям.

материала — макроскопическое нарушение сплошности материала в результате тех или иных воздействий на него. Разрушение часто развивается одновременно с упругой или пластической деформацией.

Различают начальное разрушение (образование и развитие пор, трещин и других нарушений сплошности) и полное разрушение (разделение тела на две и более частей); хрупкое (без значительной пластической деформации) и пластическое (или вязкое); усталостное, длительное и др. Теория разрушения базируется на физических, механико-математических, структурных и физико-химических объяснениях закономерностей механического разрушения.

— это начальная стадия разрушения отдельных конструктивных элементов или отдельных мест этого элемента, т.е. потеря первоначальных свойств конструкции или элемента. (Рис.1.)

При эксплуатации зданий и сооружений важно оценить характер и опасность повреждений. Причины, вызывающие повреждения, а затем и разрушения зданий, следующие:

1) воздействия внешних природных и искусственных факторов; 2) воздействия внутренних факторов, обусловленных технологическим процессом;

3) проявление дефектов, допущенных при изысканиях, проектировании, возведении здания;

4) недостатки и нарушения правил эксплуатации зданий, сооружений и сантехоборудования.

В зависимости от характера процессов, приводящих к разрушению, последние бывают: механические (приложение сверхрасчетной нагрузки – оборудование, деформации грунтов оснований; сейсмическое воздействие; механическое повреждение) и физико-химические (окисление, коррозия, вызванные растворами солей, кислот, щелочей, грунтовой влаги; воздействие электрического тока, биологических процессов).

Чаще всего здания и конструктивные элементы преждевременно выходят из строя от суммарного воздействия вышеперечисленных факторов. По степени разрушения можно выделить три категории повреждений:

• Аварийного характера, вызванные дефектами проектирования, строительства, стихийными явлениями – ливнями, снегопадами, затоплением, а также нарушениями правил эксплуатации зданий и сооружений;
• Разрушения несущих конструкций, обусловленные внешними и технологическими факторами, нарушением правил эксплуатации. Такие нарушения не являются аварийными и устраняются при капитальном ремонте усилением или заменой.
• Разрушения второстепенных элементов (выпадение штукатурки, отдельных плиток облицовки), устраняемые при текущем ремонте.

Чтобы обеспечить высокое качество и надежность зданий, необходимо стремиться к предотвращению дефектов. Это тем более важно, поскольку устранение дефектов часто сопряжено со значительными потерями экономического характера; весьма велик и моральный ущерб – например, при промерзании и промокании стыков или отсутствии надлежащей звукоизоляции в жилом доме.

– это несоответствие конструкции определенным параметрам, нормативным требованиям или проекту. Так, если завышена толщина швов кладки – это дефект, а обрушение ее – это повреждение вследствие дефекта швов.

Наиболее опасны дефекты в основаниях и фундаментах, в стенах, т.е. в основных конструкциях, так как их проявление ведет к деформациям и разрушению всего здания. Менее опасны дефекты в перегородках и других ненесущих конструкциях, однако они существенно снижают эксплуатационные качества помещений или зданий в целом.

Итак, дефект – это вероятная первопричина повреждения. Его можно и необходимо избежать, но многие дефекты сложно или совсем невозможно устранить. Такие дефекты ускоряют износ сооружения.

Долговечность и надежность зданий в значительной мере зависят от того, из каких материалов они построены. Качество строительных материалов регламентировано стандартами, однако при их изготовлении и недостаточном контроле могут быть допущены нарушения в их составе, размерах и т.п.

Дефекты железобетонных и каменных конструкций часто связаны с плохим качеством исходных материалов: бетона, кирпича, раствора, с недостатками конструктивного решения или с нарушением технологии производства работ.

Наиболее опасными дефектами для монолитных и сборных конструкций являются: недостаточное или неправильное армирование, заниженная прочность бетона, загрязненные заполнители, нарушения технологии укладки бетонной смеси т.п.

Трещины в конструкциях являются внешним признаком их перегрузки и деформации. Трещины могут быть вызваны рядом причин, иметь разные последствия; поэтому они подразделяются на опасные и неопасные. (Табл.1.). При обнаружении трещин важно выяснить их причину и характер, установить, продолжается ли их развитие или произошла стабилизация.

Усадочные	Виды трещин
	температурные	осадочные	деформационные
1	2	3	4
Причины
Мелкозернистая бетонная смесь (цемента более 600-700кг/м³)	Температурные воздействия: при изготовлении, вызванные кратковременностью тепловой обработки (в зимний период); при монтажно-сварочных работах; во время эксплуатации – температурные воздействия при сезонном колебании температур; расклинивающее действие замерзшей воды; высоких технологических температур и т.п.	Деформации опор и нижележащих конструкций	Низкая прочность материала. Транспортные, складские и монтажные перегрузки. Ошибки армирования, недостаточная пространственная жесткость, завышенные эксплуатационные нагрузки. Увеличение в объеме продуктов коррозии. Действие динамических нагрузок.
Характер
Стабилизированные, нестабилизированные	Сквозные, односторонние	Продольные, горизонтальные, поперечные, вертикальные.	Одиночные, параллельные (в виде сетки), пересекающиеся
Размеры
Волосные – до 0,1 мм	Мелкие – до 0,3 мм	Развитые – 0,3-0,5 мм	Большие – до 1мм, значительные – более 1мм
Неопасные		Опасные

Таблица 1. Классификация трещин в конструкциях.

Мелкие трещины в виде сетки неправильного очертания и одинаковой ширины возникают вследствие некачественности цемента или неправильной температурно–влажностной обработки бетона при его твердении; они опасны с точки зрения раскрытия арматуры и доступа к ней агрессивной среды. Трещины образуются также в панелях из-за температурных воздействий.

Трещины в растянутой зоне армокаменных и железобетонных изгибаемых конструкций, направленные перпендикулярно к ребру, обычно возникают вследствие перегрузки конструкции. Наклонные трещины на вертикальных гранях изгибаемых элементов у опор, затухающие к нейтральной оси, связаны с неправильным армированием хомутами и отгибами.

При осмотре трещин необходимо выявить их причину, определить характер (например, односторонняя или сквозная), время возникновения и т.п. При осадке фундаментов и других конструкций трещины расширяются книзу, а при пучении оснований – кверху. При обследовании каменных конструкций особое внимание надо обращать на места опирания балок и прогонов, на состояние кладки в простенках, перемычках, у водостоков, вдоль цоколей.

Причины, механизм и последствия коррозии бетонных и железобетонных сооружений

Наиболее ответственные капитальные и долговечные сооружения – железобетонные. Преждевременное их разрушение, потеря ими герметичности, теплозащитных и других эксплуатационных качеств приводят к нежелательным последствиям. Поэтому защита от коррозии всех конструкций из каменных материалов с целью обеспечения расчетных сроков их службы и поддержания требуемых эксплуатационных качеств зданий и сооружений имеет важное практическое значение.

По своей структуре искусственные каменные материалы (например, бетон) и естественные (например, известняк) сходны – они состоят из вяжущего вещества и заполнителя. Процессы их разрушения и методы защиты аналогичны и поэтому могут рассматриваться совместно, чаще применительно к бетону.

Каменные материалы по структуре и стойкости к агрессивным средам отличаются от металлов прежде всего высокой пористостью (бетонов – 10-15%), что способствует фильтрации воды, подсосу или конденсации влаги, проникновению агрессивных растворов в конструкцию. Если учесть и другую их особенность – сложный состав, а иногда и конгломератность, то станет ясно, что обеспечение стойкости и долговечности каменных конструкций представляет весьма специфическую и сложную задачу.

Процесс разрушения каменных материалов очень сложен, так как зависит от многих факторов, имеющих переменный характер. Бетонные конструкции разрушаются вследствие физико-химических и физико-механических процессов. (Табл.2.)

В бетонных конструкциях в зависимости от преобладающих признаков разрушения коррозия подразделяется на три вида: химическую, физико-химическую и физическую. При наличии арматуры и влаги (электолита) происходит электрохимическая коррозия.

Физическое (механическое) разрушение бетонных конструкций происходит в результате замораживания и оттаивания влаги в них, расклинивающего действия пролитых на бетон масел, эмульсий и смазок, кристаллизации солей при увлажнении конструкций минерализованными водами и последующего испарения влаги со свободной их поверхности, а также из-за механических внешних воздействий.

Скорость коррозии возрастает при одновременном воздействии на конструкцию физико-химических и механических факторов. Процессы коррозии и методы защиты от нее очень сложны и поэтому ниже рассматриваются подробно.

Факторы, способствующие коррозии бетона и железобетона, ее виды и прогнозирование

Факторы, влияющие на развитие коррозии бетонных и железобетонных конструкций, делятся на две группы (Табл.2.):

Связанные со свойствами внешне среды – атмосферных и грунтовых вод, грунтов и т.п.;

Обусловленные свойствами материалов (цемента, заполнителей – песка, щебня, воды и т.п.) конструкций.

По условиям технологии бетонных работ воды берется больше, чем может быть израсхододовано на гидратацию. Излишняя вода заполняет пустоты, раздвигает частицы цемента с оболочками из продуктов гидратации и образует в бетоне целые прослойки, а после испарения – пустоты, увеличивающие проницаемость и снижающие прочность бетона. Такие же пустоты образуются при усыхании гелеобразной массы; они являются очагами коррозии и путями проникновения агрессивных растворов в толщу конструкции. Внутренние замкнутые поры становятся очагами коррозии, когда возникшее вблизи них осмотрическое давление разрушает их стенки.

Некоторое количество пор, особенно мелких, со временем, при увлажнении бетона и развитии гидратации, частично заполняются продуктами гидролиза и гидратации, в первую очередь наиболее растворимым гидратом окиси кальция.

В условиях замерзания бетонных и железобетонных конструкций количество свободной влаги в них оказывает большое влияние на прочность: насыщенные влагой конструкции при замерзании разрушаются вследствие замерзания и расширения объема влаги. Проникновение агрессивной среды в толщу бетона и воздействие температуры также приводят к снижению его прочности.

Химическая коррозия бетона.

Коррозия данного вида развивается в бетоне при действии на него агрессивной среды – кислот, солей и щелочей, вступающих в обменные реакции с составляющими цементного камня, в результате чего образуются хорошо растворимые соли. Разрушение конструкций кислотами и кислыми газами наиболее часто происходит на заводах, хранилищах кислот, в лабораториях и т.п. При воздействии кислот более стойким оказывается портландцемент и менее стойким – пуццолановый портландцемент. В очень агрессивной среде применяются только кислотостойкие цементы.

Развитию коррозии способствует растворение и вымывание продуктов разрушения: при действии кислоты на цементный камень он может полностью разрушиться. Если продукты разрушения малорастворимы, то со временем коррозия замедляется.

Увеличение притока агрессивной среды повышает скорость коррозии. При небольшой концентрации кислоты и малой скорости ее притока развивается коррозия 1 вида, характеризующаяся замедлением скорости растворения, вызванным снижением диффузии из пристенного слоя фильтрата в окружающую водную среду.

Развитием химической коррозии в толще бетона характеризуется тремя основными зонами.

1-я зона – зона разрушения — характеризуется тем, что агрессивная вода, взаимодействуя с карбонатом, насыщается бикарбонатом, и разрушает цементный камень. Бикарбонат уносится водой, а в конструкции остаются не обладающие вяжущими свойствами окислы железа. По мере развития коррозии эта зона смещается в толщу конструкции и может охватить ее всю.

2-я зона – зона уплотнения — характеризуется тем, что вода, насыщенная бикарбонатом и свободным углекислым газом, встречает гидрат окиси кальция. В результате их взаимодействия в осадок выпадает малорастворимый карбонат кальция, поры заполняются и бетон уплотняется.

3-я зона – зона выщелачивания извести – характеризуется тем, что вода, лишенная углекислоты, т.е. ставшая неагрессивной, вымывает легкорастворимые частицы бетона. Конструкции подвержены наибольшему разрушению агрессивной водой, если в них образуется только 1-я зона.

Интенсивность разрушения конструкции зависит также от скорости фильтрации воды через нее: если вода на внутренней поверхности испаряется, то растворенные соли уплотняют конструкцию, если же скорость фильтрации больше скорости испарения воды на поверхности, она не успевает испариться и уносит растворенные соли, в результате чего конструкция разрушается.

Предупреждение химической коррозии состоит в изоляции конструкций, снижении агрессивного действия среды, ее температуры, скорости движения.

Физико-химическая коррозия бетона.

Коррозия этого вида вызывается фильтрацией сквозь толщу бетона мягкой воды, вымывающей его составные части, особенно гидрат окиси кальция – гашеную известь. Этот процесс называется выщелачиванием извести, который весьма опасен, так как известь является составляющей почти всех цементов. При действии воды на бетон составные части цемента подвергаются разложению, ибо некоторые из них устойчивы только в воде, содержащей определенное количество извести. По мере выщелачивания гашеной извести и снижения количества окиси кальция (негашеной извести) в растворе, соприкасающемся с цементным камнем, происходит разрушение других гидратов. Внешним признаком коррозии такого вида является белый налет на поверхности конструкции в месте выхода воды, что и послужило основанием назвать данный вид коррозии «белой смертью» бетона.

Если приток воды очень мал и она испаряется на поверхности бетона, то гидрат окиси кальция остается в толще бетона, уплотняет его и прекращает фильтрацию; этот процесс называется самозалечиванием бетона.

К физико-химической коррозии можно отнести кристаллизационное (солевое) разрушение бетона. Происходит оно вследствие химических реакций взаимодействия агрессивной среды и составных элементов цементного камня. Коррозия бетона из-за капиллярного приноса солей с водой извне и выделения их из раствора при постепенном испарении влаги относится к физико-химической коррозии.

Электрохимическая коррозия железобетона.

Долговечность железобетона определяется способностью бетона и арматуры в совокупности длительно противостоять воздействию агрессивной среды.

Разрушение железобетона может быть результатом коррозии как бетона, так и арматуры. В первом случае окружающая среда агрессивна по отношению к бетону, а потому он разрушается; при этом обнажается и разрушается арматура. Если же окружающая среда неагрессивна по отношению к бетону, но агрессивна к арматуре, то она вызывает ее коррозию.

Коррозия металлической арматуры может быть химической, электрохимической или может вызываться блуждающими токами. Коррозия эта развивается в том случае, если в защитном слое имеются трещины, через которые проникает кислород, углекислый газ, вода, или по порам и капиллярам поступает агрессивный раствор. Участок арматуры под трещиной приобретает более отрицательный потенциал, становится анодом и разрушается, а участок в плотном бетоне становится катодом.

Методы защиты бетонных и железобетонных конструкций от коррозии

Защита бетонных, а также каменных конструкций от коррозии заключается, с одной стороны, в снижении агрессивности среды, а с другой – в повышении стойкости конструкции, в устройстве защитных покрытий или в совместном применении этих мер. Защита железобетонных конструкций строится, кроме того, на подавлении коррозионных токов, возникающих в арматуре, или на дренаже блуждающих токов. Классификация методов защиты дана в табл.2.

Снижение агрессивности среды.

Агрессивное действие среды может быть уменьшено путем понижения уровня грунтовых вод или отвода их от сооружений.

Осушение производится посредством дренажа. Нередко в сооружениях приходится устраивать дренаж для защиты от воздействия агрессивных грунтовых вод и для осушения подвальных помещений. Дренаж может быть проложен за пределами сооружения или под его полом.

Снижение агрессивного действия грунтовых вод, загрязненных кислыми промышленными стоками или агрессивным углекислым газом, достигается прокладкой на их пути траншей, заполненных известняковым камнем. Агрессивное действие парогазовой среды внутри сооружений может быть уменьшено усиленной вентиляцией.

Повышение коррозионной стойкости поверхностного слоя конструкций.

Оно достигается обработкой их поверхности торкретированием, гидрофобизацией, силикатизацией, флюатированием, карбонизацией.

Торкретирование состоит в нанесении защитного цементного слоя или активированного цемента на очищенную бетонную поверхность под давлением сжатого воздуха 5-6 атмосфер. Смесь цемента и песка (в среднем 1:3) подготавливается заранее в растворомешалке или в ручную. Активированный торкрет представляет собой смесь вибромолотых цемента и песка и поверхностно-активных добавок. Сухая смесь по шлангу подается к соплу, где смачивается водой, а затем наносится на защищаемую поверхность.

Гидрофобизация (придание способности не смачиваться водой) поверхностей кирпичных, бетонных и других конструкций имеет целью защиту их от атмосферных осадков в условиях повышенной влажности. Для гидрофобизации используется водная эмульсия ГЖД-94.

Силикатизация поверхностного слоя состоит в нанесении на конструкцию жидкого стекла, а после его высыхания – раствора хлористого кальция; в результате образуются силикат кальция, заполняющий поры и повышающий стойкость конструкции, и соль, смываемая водой.

Флюатирование поверхности конструкций основано на взаимодействии свободной извести и растворов кремнефтористых солей легких металлов, которые, вступая в реакцию с углекислым кальцием, образуют нерастворимые продукты, оседающие в порах и уплотняющие конструкции.

Карбонизация поверхностного слоя свежеприготовленного бетона состоит в превращении гидрата окиси кальция под воздействием углекислого газа в карбонат кальция, который более стоек к внешним воздействиям.

Также в качестве защиты каменных, бетонных и железобетонных конструкций можно использовать устройство защитных покрытий и введении инъекций растворов в толщу конструкции. Защитными покрытиями могут быть: глиняная набивка, слои обмазки, покраски, штукатурки КЦР (штукатурная гидроизоляция коллоидным цементным раствором), рулонные покрытия или слой облицовки. Инъекция растворов в конструкции с целью повышения их плотности и прочности может быть осуществлена цементацией (нагнетание цементного молока), силикатизацией (нагнетание жидкого стекла) и смолизацией (нагнетание синтетических смол).

В данной статье были описаны повреждения несущих и ограждающих конструкций и классификация повреждений зданий в процессе эксплуатации, классификация трещин в конструкциях. Также подробно рассказано о защите бетонных и железобетонных конструкций от разрушения. На схемах приведены основные виды коррозии, факторы ее вызывающие и методы защиты конструкций. Так как коррозия бетонных и железобетонных конструкций является основной причиной возникновения повреждений и трещин в несущих и ограждающих конструкциях, что приводит к преждевременному выходу из строя зданий и сооружений, и невозможности их дальнейшей эксплуатации.

Дефекты бетонирования

В современном строительстве монолитное бетонирование занимает одно из ведущих мест. Естественно при огромных масштабах производства работ случаи появления дефектов нередки и требуют особого внимания.
К дефектам бетонирования при возведении монолитных конструкций следует отнести:

1. Отслоение защитного слоя бетона с обнажением арматуры.
2. Поверхностные и глубинные раковины.
3. Острые выступающие гребни и наплывы бетона.
4. Поверхностные и сквозные трещины.
5. Сколы.
6. Местные впадины и другие.

Кроме того, существуют предусмотренные технологией бетонирования места, подлежащие последующему заполнению ремонтной растворной смесью:

• Усадочные швы.
• Рабочие (холодные) швы.
• Технологические отверстия от стяжных болтов и другие.

Исправление дефектов бетонирования. Обработка бетонных поверхностей

После распалубливания монолитные конструкции осматривают и исправляют дефекты бетонирования. Мелкие неровности и наплывы бетона на стенах, колоннах и балках срубают вручную или пневматическими зубилами с последующей затиркой неровностей цементным раствором состава 1 : 2—1: 2,5.

Открытые бетонные поверхности с мелкими раковинами, не имеющие ноздреватости, после расчистки и смачивания водой затирают цементным раствором

. Крупные раковины, образовавшиеся в результате плохого вибрирования или утечки цементного молока ( 9-23), расчищают на всю глубину. Весь рыхлый бетон вырубают отбойными молотками с последующей продувкой сжатым воздухом и промывкой водой. Если позволяют размеры раковины, устанавливают опалубку с козырьком для укладки бетона и бетонируют.

Для заделки раковин применяют мелкозернистый бетон той же марки по прочности или даже на одну ступень выше. Бетонную смесь укладывают с тщательным уплотнением.

Замазывать крупные раковины цементным раствором категорически запрещается, так как это не устраняет дефекта, а только скрывает его. Крупные раковины в несущих конструкциях существенно ослабляют их. Исправляют такие дефекты торкретированием после тщательной расчистки и удаления рыхлого бетона. При исправлении дефектов в плитах, полах или балках вырубать ослабленный бетон следует по форме ласточкина хвоста ( 9-24, а), с тем чтобы на бетонка лучше удерживалась в основном бетоне,

Конструкции, воспринимающие гидростатический напор грунтовых вод, могут течь из-за наличия в бетоне скрытых пустот и раковин вследствие плохого виброуплотнения бетонной смеси или некачественной подготовки рабочих швов. Устраняют течь нагнетанием (инъекцией) жирного цементного раствора (молока) внутрь конструкции через перфорированные трубки диаметром 20—30 мм. Для этого в местах дефектов бурят шпуры, вставляют в них стальные трубки, один конец которых имеет перфорацию, а другой — резьбу, и зачеканивают их в шпуре раствором на быстросхватывающемся цементе. После того как раствор зачеканки наберет нужную прочность, через трубки с помощью винтового шприца нагнетают раствор на безусадочном или расширяющемся цементе.

При грубых нарушениях технологии могут быть весьма серьезные дефекты: недостаточная прочность бетона или слоистое строение его, сквозные раковины больших размеров и т. п. Поскольку исправить такие дефекты практически невозможно, сильно дефектные конструкции разбирают или соответствующим образом усиливают.

Для получения прочных и красивых бетонных поверхностей, которые не требуется штукатурить или облицовывать, необходимы, как известно, чистые и высококачественные материалы, эффективная технология и квалифицированные исполнители. Обработанные соответствующим образом поверхности железобетонных сооружений могут быть достаточно выразительными и приятными на вид.

Опалубка оказывает большое влияние на качество и внешний вид бетонных поверхностей. Правильно выполненная дощатая опалубка может дать красивую бетонную поверхность. Для смазки опалубки необходимо использовать светлые эмульсии. Иногда кромки досок со стороны, обращенной к бетону, сострагивают на 3—5 мм. В этом случае на поверхности бетона образуется руст, улучшающий внешний вид конструкции. Для получения гладкой малопористой поверхности бетона опалубку обшивают влагопогло-щающим картоном, фанерой или тонкими древесностружечными плитами.

Шероховатую однотонную поверхность можно получить после обработки бетона с помощью электрических или пневматических отбойных молотков с рабочими наконечниками в виде бучарды или шарошки. При этом на наружных углах рекомендуется оставлять узкие необработанные полосы во избежание скалывания бетона. Обработка таким способом может скрыть небольшие дефекты бетонирования (раковины, пористость)-, а также замаскировать рабочие швы.

Красивый вид могут иметь бетонные поверхности с обнаженным крупным заполнителем (гравием). Получают их обработкой не полностью затвердевшего бетона стальными щетками с последующей промывкой струей воды под давлением.

Обнажить заполнитель можно применением специальных смазок для опалубки, в состав которых входят замедлители схватывания цемента.’В этих случаях тонкий наружный слой несхвативше-гося раствора смывают струей воды до обнажения гравия.

Поверхности из высокопрочных декоративных бетонов шлифуют. Так обрабатывают, например, мозаичные полы. За рубежом способом шлифования обрабатывают также стены, пилястры, цоколи зданий.

Источник