Обследование и испытания зданий и сооружений. Бетонные и железобетонные конструкции

- над наклонной трещиной раздроблен бетон сжатой зоны;

- разрыв растянутой арматуры;

- трещины на приопорных  участках и раздробление бетона  в сжатой зоне, обусловленные нарушением анкеровки арматуры.

Для измерения прогибов и  перекосов конструкций в процессе обследования следует применять  нивелир с оптической насадкой, механические и гидравлические прогибомеры. Количественная оценка дефектов по характеру и значениям  прогибов, выгибов и перемещений  должна производиться путем сравнения  фактических значений с предельно  допустимыми СНиП 2.01.07-85 [1]. Если значение прогиба превышает предельно допустимое [φ] и находится в диапазоне от 1/150 до 1/50 расчетного пролета, то конструкция не отвечает требованиям нормальной эксплуатации и требует усиления.

При выборе участков испытаний  необходимо, чтобы не менее 60 % из них  приходилось на наиболее нагруженные  сечения, работающие преимущественно  на сжатие. Участки должны охватывать как наиболее, так и наименее поврежденные места конструкций.

При определении прочности  бетона рекомендуется использовать комплексную оценку на основе совместного  применения прямых (испытание отобранных образцов) и косвенных (ультразвуковой, упругого отскока, пластических деформаций) методов измерений.

Выявление фактического армирования  железобетонных элементов строительных конструкций отражено в отдельной таблице.

Выявление и  анализ трещин в железобетонных конструкциях

 

Трещины выявляются путем  осмотра открытых поверхностей конструктивных элементов железобетонных конструкций.

Более детально при выявлении  трещин обследуются участки и  отдельные элементы, подверженные максимальным вибрационным и динамическим воздействиям, повышенным температурам, интенсивным  увлажнениям и воздействиям агрессивной  среды.

Для уточнения причин происхождения  трещин в конкретных элементах конкретного  участка одновременно обследуются  соседние участки, не подверженные деформациям.

При обнаружении трещин любого вида необходимо определить их положение, форму, направление, распространение  по длине, ширину раскрытия, глубину, время  и причину возникновения, а также  установить, продолжается или прекратилось их развитие.

При выявлении причин появления  трещин необходимо отличать эксплуатационные трещины от трещин, появившихся при изготовлении и монтаже элементов конструкций. Кроме того, следует различать трещины, не влияющие на надежность работы конструкций, и опасные трещины, снижающие несущую способность конструкций.

Значение раскрытия трещин при обследовании измеряется с помощью  специальных оптических приборов - трубки Бринеля, отсчетного микроскопа МПБ-2 (с 24-кратным увеличением), градуированных луп Польди, визирных луп, щупов.

Глубина трещин определяется с помощью щупов или ультразвуковых приборов, например, УКБ-1М и типа «Бетон».

 

Время появления трещин необходимо установить в процессе анализа эксплуатационной документации или (в случае отсутствия соответствующих записей) путем  опроса эксплуатационного персонала. Старые трещины обычно загрязнены, новые имеют свежий вид.

Если в процессе обследования железобетонных конструкций возникает  предположение, что обнаруженные трещины  продолжают развиваться, то за ними необходимо установить наблюдение с помощью  маяков (гипсовых, пластинчатых или  рычажных).

При обследовании железобетонных конструкций необходимо фиксировать  трещины, оказывающие вредное воздействие  на состояние конструкций:

- трещины, ширина раскрытия  которых превышает значения, предусмотренные нормами;

- наклонные трещины в  растянутой зоне от поперечных  сил;

- поперечные и наклонные  трещины по всей высоте сечения элементов;

- продольные трещины в  сжатой зоне элементов конструкций;

- продольные трещины вдоль  продольной и поперечной арматуры.

При анализе трещин следует  знать, что по своим свойствам, характеристикам, размерам, геометрической форме и  направлениям трещины могут быть стабилизировавшимися и не стабилизировавшимися во времени, раскрытыми и сквозными, волосяными (до 0,1 мм), мелкими (до 0,3 мм), развитыми (0,3 - 0,5 мм), поверхностными, вертикальными и горизонтальными, поперечными и продольными.

При установлении причин увеличенного раскрытия трещин и образования  недопустимых трещин следует исходить из того, что, как правило, они могут  явиться следствием:

- увеличения усилий в  элементах конструкций, вызванных  различными причинами (статические  и динамические перегрузки, температурные  деформации, перераспределение усилий  в связи с деформациями оснований и пр.);

- снижения прочностных  характеристик бетона при систематических  увлажнениях конструкций, замасливании  и агрессивных воздействиях среды;

- несоблюдения требований  технологии изготовления железобетонных  элементов как заводского изготовления, так и при монолитном исполнении;

- потери сцепления арматуры  с бетоном.

 

Характерными трещинами  в элементах конструкций являются трещины, образовавшиеся в результате переармирования железобетонных конструкций. Усадка бетона в данном случае является причиной появления трещин.

Идентичные трещины появляются в железобетонных конструкциях от влияния  на них температуры.

 

Вертикальные трещины  в изгибаемых элементах раскрытием выше допустимых пределов (более 0,3 - 0,5 мм) могут служить признаком перегрузки конструкции или недостаточной  несущей способности по изгибающему моменту.

Усадочные трещины, как правило, появляются в защитных слоях бетона, а также в местах «исправлений»  раковин в бетоне, что происходит вследствие высокого содержания в этих слоях влаги и ее последующего быстрого высыхания.

Данные трещины не следует  смешивать с трещинами в самой  конструкции, к несущей способности  которой они отношения не имеют.

При появлении продольных трещин в  растянутых зонах железобетонных элементов  для установления наличия и степени  коррозии арматуры производится вскрытие.

Классификация трещин, возникающих  в процессе изготовления, монтажа  и эксплуатации железобетонных конструкций, отражена в отдельной таблице.

Оценка прочностных свойств бетона

 

Прочность бетона железобетонных конструкций в первую очередь  следует определять в тех элементах  и на тех участках, где согласно схеме работы конструкции прочность бетона имеет наибольшее значение: опорные участки, сжатые зоны, зоны анкеровки арматуры и закладных деталей.

Правила определения прочности  железобетонных конструкций установлены  государственными стандартами.

Прочность бетона может быть определена механическими и ультразвуковыми  методами, а в отдельных случаях  путем лабораторных испытаний образов, взятых из эксплуатируемых конструкций.

При определении прочности бетона механическим методом:

 

Прочность бетона конструкций  допускается ориентировочно оценивать  с использованием слесарного молотка  массой 0,4 - 0,8 кг. Удары средней силы, нанесенные непосредственно по подготовленной поверхности железобетонных конструкций  или по зубилу, установленному жалом  перпендикулярно поверхности бетона, оставляют следы, по характеру которых  можно определить примерную прочность  бетона.

 

Прочность бетона следует  оценивать по минимальным значениям  после 10 ударов в соответствии с  таблицей

 

Результаты одного удара средней силы молотком массой 0,4 - 0,8 кг		Примерная прочность  бетона МПа (кгс/см2)
непосредственно по поверхности бетона	по зубилу, установленному жалом на бетон
Остается глубокий след	Зубило забивается в бетон  на глубину более 5 мм	Менее 7 (менее 70)
Бетон крошится и осыпается; при ударе по ребру элемента откалываются большие куски	Зубило проникает в  бетон на глубину до 5 мм, бетон  крошится	7 - 10 (70 - 100)
На поверхности бетона остается заметный след, вокруг которого могут откалываться тонкие лещадки	От поверхности бетона откалываются острые лещадки	10 - 20 (100 - 200)
На поверхности бетона остается слабо заметный след	Неглубокий след, лещадки  не откалываются	Более 20 (более 200)

Выявление фактического армирования железобетоны элементов строительных конструкций

 

При отсутствии проектных  данных об армировании и состоянии  железобетонных конструкций, вызывающих сомнение в качестве армирования, необходимо выполнить работу по выявлению фактического армирования.

Для выявления армирования железобетонных конструкций существует несколько  способов:

- вскрытие арматуры ответственных сечений с ее обнажением;

- сквозное просвечивание  конструкций по ГОСТ 17623-87 [17];

- электромагнитный способ  по ГОСТ 22904-93 [25].

В условиях эксплуатации железобетонных конструкций наиболее приемлемо  вскрытие арматуры на заранее намеченных расчетных сечениях. Вскрытие арматуры допускается на определенных участках.

Вскрытие арматуры производится в следующей последовательности:

- намечаются места вскрытий;

- прорубаются штрабы в  намеченных местах;

- измеряются диаметры  арматуры, толщина защитного слоя, геометрические размеры вскрытых сечений;

- вырезаются стержни арматуры  для изготовления образцов, подлежащих  испытанию (с предварительным  усилением ослабленных стержней);

- заделываются места вскрытий  цементным раствором не ниже  марки 200 с предварительной их  расчисткой и промывкой водой.

Для обнажения стержней арматуры с целью измерений их диаметров  и расположения в сечении необходимо удалить слой бетона.

 

В изгибаемых многопролетных железобетонных балках, например, необходимо вскрывать:

- продольную арматуру  в середине пролета (снизу);

- продольную арматуру над опорами;

- поперечную арматуру  у опор.

Вскрытие продольной арматуры изгибаемых железобетонных элементов  следует производить лишь в растянутых зонах, поскольку в изгибаемых железобетонных элементах работа бетона при расчете  на прочность по сечениям, нормальным к продольной оси элемента, учитывается  лишь в сжатых зонах (рисунки 3, 4).

Анализ материалов обследования

 

После проведения обследования, сбора различных сведений, проведения необходимых исследований и расчетов производятся анализ полученных материалов, выявление причин возникновения  дефектов, оценка влияния дефектов на надежность и долговечность железобетонных конструкций.

Анализируя материалы  обследования, следует особо отметить характер происхождения различных  дефектов. Все дефекты можно разделить на три основные группы:

- первая группа - дефекты,  заложенные в проекте вследствие  применения для отдельных конструкций  и узлов неудачных и устаревших  решений и отступлений от требований СНиП

- вторая группа - дефекты,  возникшие в процессе эксплуатации  вследствие нарушения требований  ПТЭ, небрежного отношения к  конструкциям при ремонте и  монтаже оборудования и развития дефектов первой группы;

- третья группа - дефекты,  появившиеся в процессе строительства  вследствие нарушения технологии  производства строительно-монтажных  работ, отступления от проекта  при выполнении отдельных узлов  и конструкций, применения некачественных  материалов и конструкций.

Оценка технического состояния  железобетонных конструкций выполняется  по следующим основным показателям:

- прочности и устойчивости  под воздействием статических и динамических нагрузок;

- надежности (в том числе  долговечности).

Заключение по результатам детального (технического) обследования должно включать текстовую часть, схемы обследований, чертежи, приложения.

Текстовая часть заключения содержит:

- введение, в котором указывается  объект обследования, цель обследовательских  работ и время их выполнения, основание для проведения работ  (договор, техническое задание  и т.п.), общие сведения о железобетонных  конструкциях, истории строительства  и эксплуатации;

- краткое описание конструктивных  решений обследуемого объекта;

- сведения об обследовавшихся  железобетонных конструкциях, воздействиях  на них, о наличии дефектов  и повреждений и причинах их  возникновения; оценку эксплуатационных  характеристик конструкций;

- выводы о состоянии  железобетонных конструкций, возможности  их дальнейшего использования  с рекомендациями по устранению  дефектов и обеспечению долговечности  конструкций с необходимыми в  отдельных случаях проектными  проработками по восстановлению  несущей способности и совершенствованию  эксплуатационных качеств конструкций,  а также с рекомендациями по  организации наблюдений за состоянием  конструкций в целом и отдельных  узлов.

В приложениях к заключению, как  правило, должны включаться:

- программа или техническое  задание на проведение обследования;

- акты, письма, протоколы  и другая документация по вопросам  проведения обследований;

- таблицы, графики с  результатами испытаний примененных материалов конструкций;

- фотоиллюстрации, эскизы, схемы и т.п.

 

 

 

 

Список  используемой литературы

 

1. Руководство по обеспечению долговечности железобетонных конструкций предприятий черной металлургии при их реконструкции  и восстановлении. - М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1982.
2. Методические указания по организации и проведению наблюдений за осадками фундаментов и деформациями зданий и сооружений строящихся и эксплуатируемых тепловых электростанций: РД 34.21.322-94. - М.: СПО ОРГРЭС, 1997.
3. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.
4. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции.
5. ГОСТ 18105-86. Бетоны. Правила контроля прочности.