Освіта тріщин в бетоні. Причини і усунення тріщин в конструкціях із залізобетону

руйнуванняматеріалу - макроскопічне порушення суцільності матеріалу в результаті тих чи інших впливів на нього. Руйнування часто розвивається одночасно з пружною або пластичною деформацією.

Розрізняють початкове руйнування (освіта і розвиток пір, тріщин і інших порушень суцільності) і повне руйнування (поділ тіла на дві і більше частин); крихке (без значної пластичної деформації) і пластичне (або в'язке); утомлююча, тривалий і ін. Теорія руйнування базується на фізичних, механіко-математичних, структурних і фізико-хімічних поясненнях закономірностей механічного руйнування.

пошкодження- це початкова стадія руйнування окремих конструктивних елементів або окремих місць цього елемента, тобто втрата первісних властивостей конструкції або елемента. (Рис.1.)

При експлуатації будівель і споруд важливо оцінити характер і небезпека ушкоджень. Причини, що викликають пошкодження, а потім і руйнування будівель, такі:

1) впливу зовнішніх природних і штучних чинників; 2) впливу внутрішніх факторів, обумовлених технологічним процесом;

3) прояв дефектів, допущених при вишукуваннях, проектуванні, зведенні будівлі;

4) недоліки і порушення правил експлуатації будівель, споруд та санітарно-технічного обладнання.

Залежно від характеру процесів, що призводять до руйнування, останні бувають: механічні (додаток сверхрасчетной навантаження - обладнання, деформації грунтів підстав; сейсмічну дію; механічне пошкодження) і фізико-хімічні (окислення, корозія, викликані розчинами солей, кислот, лугів, грунтової вологи ; вплив електричного струму, біологічних процесів).

Найчастіше будівлі і конструктивні елементи  передчасно виходять з ладу від сумарного впливу перерахованих вище факторів. За ступенем руйнування можна виділити три категорії пошкоджень:

· Аварійного характеру, викликані дефектами проектування, будівництва, стихійними явищами - зливами, снігопадами, затопленням, а також порушеннями правил експлуатації будівель і споруд;

· Руйнування несучих конструкцій, Обумовлені зовнішніми і технологічними факторами, порушенням правил експлуатації. Такі порушення не є аварійними і усуваються при капітальному ремонті посиленням або заміною.

· Руйнування другорядних елементів (випадання штукатурки, окремих плиток облицювання), усуваються при поточному ремонті.

Рис.1. Класифікація пошкоджень будівель в процесі експлуатації

Щоб забезпечити високу якість і надійність будівель, необхідно прагнути до запобігання дефектів. Це тим більш важливо, оскільки усунення дефектів часто пов'язане зі значними втратами економічного характеру; дуже великий і моральну шкоду - наприклад, при промерзанні і промоканні стиків або відсутності належної звукоізоляції в житловому будинку.

дефект  - це невідповідність конструкції певним параметрам, нормативним вимогам  або проекту. Так, якщо завищена товщина швів кладки - це дефект, а обвалення її - це пошкодження внаслідок дефекту швів.

Найбільш небезпечні дефекти в підставах і фундаментах, в стінах, тобто в основних конструкціях, так як їх прояв веде до деформацій і руйнування всієї будівлі. Менш небезпечні дефекти в перегородках і інших несучих конструкціях, проте вони істотно знижують експлуатаційні якості приміщень або будівель в цілому.

Отже, дефект - це ймовірна причина пошкодження. Його можна і необхідно уникнути, але багато дефекти складно або зовсім неможливо усунути. Такі дефекти прискорюють знос споруди.

Довговічність і надійність будівель в значній мірі залежать від того, з яких матеріалів вони побудовані. якість будівельних матеріалів  регламентовано стандартами, однак при їх виготовленні і недостатньому контролі можуть бути допущені порушення в їх складі, розмірах і т.п.

Дефекти залізобетонних і кам'яних конструкцій  часто пов'язані з поганою якістю вихідних матеріалів: бетону, цегли, розчину, з недоліками конструктивного рішення або з порушенням технології виконання робіт.

Найбільш небезпечними дефектами для монолітних і збірних конструкцій є: недостатнє або неправильне армування, занижена міцність бетону, забруднені наповнювачі, порушення технології укладання бетонної суміші  т.п.

Тріщини в конструкціях є зовнішньою ознакою їх перевантаження і деформації. Тріщини можуть бути викликані багатьма причинами, мати різні наслідки; тому вони поділяються на небезпечні і безпечні. (Табл.1.). При виявленні тріщин важливо з'ясувати їх причину і характер, встановити, чи продовжується їх розвиток або відбулася стабілізація.

Таблиця 1. Класифікація тріщин в конструкціях

усадкові	види тріщин
температурні	осадові	деформаційні
Дрібнозерниста бетонна суміш (цементу більш 600-700кг / мі)	Температурний вплив: при виготовленні, викликані кратковременностью теплової обробки (в зимовий період); при монтажно-зварювальних роботах; під час експлуатації - температурні впливи при сезонному коливанні температур; розклинюючий дію замерзлої води; високих технологічних температур і т.п.	Деформації опор і нижчих конструкцій	Низька міцність матеріалу. Транспортні, складські та монтажні перевантаження. Помилки армування, недостатня просторова жорсткість, завищені експлуатаційні навантаження. Збільшення в обсязі продуктів корозії. Дія динамічних навантажень.
характер
Стабілізовані, нестабілізовані	Наскрізні, односторонні	Поздовжні, горизонтальні, поперечні, вертикальні.	Поодинокі, паралельні (у вигляді сітки), пересічні
Волосні - до 0,1 мм	Дрібні - до 0,3 мм	Розвинені - 0,3-0,5 мм	Великі - до 1мм, значні - понад 1мм
безпечні

Дрібні тріщини у вигляді сітки неправильного обриси і однакової ширини виникають внаслідок неякісність цементу або неправильної температурно-вологості обробки бетону при його твердінні; вони небезпечні з точки зору розкриття арматури і доступу до неї агресивного середовища. Тріщини утворюються також в панелях через температурних впливів.

Тріщини в розтягнутій зоні армокам'яних і залізобетонних згинальних конструкцій, спрямовані перпендикулярно до ребра, зазвичай виникають внаслідок перевантаження конструкції. Похилі тріщини на вертикальних гранях елементів, що згинаються у опор, затухаючі до нейтральної осі, пов'язані з неправильним армуванням хомутами і відгинами.

При огляді тріщин необхідно виявити їх причину, визначити характер (наприклад, одностороння або наскрізна), час виникнення і т.п. При осаді фундаментів і інших конструкцій тріщини розширюються донизу, а при обдиманні підстав - догори. При обстеженні кам'яних конструкцій особливу увагу треба звертати на місця обпирання балок і прогонів, на стан кладки в простінках, перемичках, у відсотків, уздовж цоколів.

Класифікація тріщин і способи їх ремонту

Класифікуватися дефекти бетонного покриття можуть за різними ознаками, основним з яких є причина виникнення. Ось кілька прикладів таких тріщин: температурні, осадові, в результаті зносу, деформаційні, усадочні, конструктивні і т.д.

За своїм спрямуванням бувають тріщини вертикального, горизонтального і похилого характеру. Ще одна ознака - глибина, до них відносяться поверхневі і наскрізні пошкодження. А величина розкриття поділяє їх на волосяні (волосяні) розміром до 0,1 мм, дрібні (не більше 0,3 мм), розвинені (не більше 0,5 мм) і великі (від 1 мм і більше).

Наприклад, наскрізні розташовуються по всій поперечній площині бетонної конструкції. Такі тріщини зобов'язані своїм виникненням наявного центральному розтягування. А ось наскрізні волосяні носять характер дрібних поверхневих руйнувань і найчастіше розцінюються як допустимі.

На сьогоднішній день заслуженою популярністю користується спосіб, який передбачає усунення тріщин в бетоні ін'єктуванням. В його основу покладено відновлювальні роботи, які не потребують навіть часткової заміни конструкції з бетону.

Завдяки проведеним ін'єкціям полімерними матеріалами в простір бетонних тріщин  і пустот стає можливою якісне закладення наявних дефектів (у підлозі, стелі, стінах). Використання даного методу доцільно у випадках, що мають великі обсяги пошкодження.

Ще один спосіб, за допомогою якого проводиться ремонт в бетонних вертикальних поверхнях, має на увазі процес нанесення на бетон спеціального складу. У нього входять безпосередньо цементно-піщаний розчин, а також полімерна добавка. Як неї використовується спирт (фуріловий) і сульфанол. Після періоду висихання поверхня необхідно покрити таким засобом, як поліуретановий герметик.

Які ж ще способи найчастіше використовують на практиці? Наприклад, створення на бетонній поверхні ще одного додаткового шару. Використовується для нього той же матеріал, з якого виготовлена ​​підлягає ремонту конструкція. Цей метод має на увазі виконання торкретування з використанням бетонної суміші, куди входять такі матеріали: цемент, вода, пісок (фракційний), органічна добавка (смола, латекс і ін.).

При експлуатації збірних конструкцій звертається увага на стан стиків збірних елементів, наявність в них тріщин, сколів бетону та інших дефектів.

Спосіб ремонту, технологія робіт і вживані матеріали залежать від характеру дефектів, які за ступенем впливу на конструкцію можуть бути розбиті на три групи: Дефекти, які не знижують довговічності і несучої здатності конструкції; дефекти, що знижують довговічність конструкції; дефекти, що знижують несучу здатність конструкції (похилі тріщини в стінках балок, горизонтальні тріщини в сполученні плити і стіни і т. д.).

Наявність дефектів першої групи не вимагає термінового проведення ремонтних робіт. Ці дефекти можуть бути усунуті в процесі поточного утримання. Ремонтні роботи, пов'язані з усуненням дефектів другої групи, спрямовані на забезпечення довговічності споруди, і вживані матеріали повинні мати хороші захисні властивості. Мета ремонту при дефектах третьої групи - відновлення несучої здатності конструкції.

Технологія ремонтних робіт і вживані матеріали повинні задовольняти вимогам прочностной заделкі.Іспользуемие при ремонті залізобетонних мостів матеріали в залежності від виду ремонту повинні здобувати після схоплювання з бетоном властивості, близькі до цементного каменю, або мати значну деформативність (еластичні герметики).

Для забезпечення якісного ремонту  необхідно суворе дотримання технології ремонтних робіт. Поверхня бетону перед нанесенням покриття повинна бути очищена до щільного бетону з обов'язковим видаленням всіх слідів асфальту, масла, цементного молока. Оголена арматура очищається від корозії до чистого металу. Тріщини в бетоні  розправляються на клин  (Рис. 10.1, а) або у вигляді прямокутника  (Рис. 10.1, б). При значній площі зруйнованого бетону з оголенням арматурних стержнів на цих ділянках встановлюють арматурні сітки, прикріплюючи їх до основної арматури.

Мал. 10.1 - Схеми оброблення тріщин: 1 - арматурний стрижень; 2 - захисний шар бетону; 3 - тріщина

Найбільш ефективним способом закладення тріщин є ін'єктування в тріщини розчинів(Цементних, цементно-полімерних) або герметиків. З цією метою використовують ручні або пневматичні шприци та ін'єктори - трубчасті або притискні.

Мал. 1 - Схеми закладення тріщин ін'єктуванням: а - принципова схема; б - трубчастий ін'єктор; в - притискної ін'єктор; 1 - тріщина; 2 - бетон конструкції; 3 - ін'єктор; 4 - манометр; 5 - стиснене повітря; 6 - ємність з розчином або герметиком; 7 - трубка ін'єктора; 8 - нагнітається в тріщину розчин або герметик; 9 - обмазка епоксидним клеєм; 10 - пориста гума; 11 - металева планка

Дефектів бетонних поверхонь досить багато. Помилки в процесі виробництва, низька якість матеріалів, неточності проектування, порушення вимог при експлуатації - далеко не весь перелік пошкоджень. Найпоширенішим дефектом бетонних, є тріщини. Аналіз походження, можливості ремонту - важливі питання в проблемі трещинообразования.

Причини різноманітні. До найпоширеніших належать:

• висока температура навколишнього середовища;
• недотримання товщини шару, рекомендованої стандартами будівництва;
• порушення в роботі з пластифікаторами;
• помилки в способі підсилення несучої здатності металом;
• помилки в проектній документації;
• аварії, стихії.

Часто дефекти з'являються в процесі висихання залізобетонної конструкції. Висихаючи, бетон втрачає рідину і стискається. Процес важко піддається контролю, особливо при роботі на відкритому повітрі.

Утворилися пошкодження не обов'язково говорять про. Момент виникнення, ширина дефекту, місце розташування - факти, на які необхідно звернути увагу, щоб зрозуміти, наскільки серйозна проблема. Остаточна причина проблема набуває розголосу після ретельного дослідження. У кожному індивідуальному випадку обов'язково залучення кваліфікованого фахівця, не тільки для з'ясування причини виникнення проблеми, а й для обов'язкового її усунення.

види

  Згодом в ході експлуатації в залізобетонних конструкціях з'являються різні дефекти.

Різноманітні причини, в результаті яких з'являються дефекти, поділяють за характерними критеріями. Причина виникнення:

• механічне пошкодження в процесі експлуатації об'єкта;
• пошкодження конструкцій при транспортуванні, навантаженні, монтажі;
• виникнення дефекту в результаті впливу стискають сил;
• технологічний дефект (усадка, погане ущільнення);
• результат корозії арматури.

Значення причини:

• вказує на аварійний стан споруди;
• збільшується проникнення вологи в залізобетонні будови;
• знос будівлі, схильного до корозії;
• порушення, які викликають побоювання.

Залізобетонних конструкцій шкодять такі види утворень:

• наскрізні клиновидні;
• наскрізні внахлестку;
• ненаскрізні клиновидні;
• наскрізні паралельні;
• похилі замкнуті;
• поздовжні наскрізні.

Аналізуючи тріщину за характером виникнення, ступеня відкриття, можливо встановити справжню причину і поставити висновок про небезпечний стан споруди. Силове вплив на конструкцію утворює пошкодження, яке розташовується перпендикулярно основної лінії прикладання сили. Поверхня під впливом стиснення тріскається в хаотичному порядку, утворюючи вузлове з'єднання. Такі тріщини називаються усадковими. Корозійні тріщини розташовуються на конструкціях вздовж металевого стержня.

Пошкодження плит зводу

  Тріщина в залізобетонній монолітній плиті  перекриття.

Перекриття промислових споруд знаходяться в складних умовах, відчувають колосальне навантаження, силові, хімічні впливи. Наслідок - знос поверхні і утворення ушкоджень. У процесі затвердіння в бетоні можуть утворитися пошкодження невеликого розміру. Усадкові тріщини зовні нагадують сітку і не приносять небезпеки.

Дефекти, які з'являються в процесі експлуатації споруд, поступово подовжуючи і розширюючись, призводять до деформаційних пошкоджень. Поява характерних ознак говорить про серйозні порушення під час будівництва і перенапруженні плит перекриття. Проблему усувають в обов'язковому порядку заміною конструкції, немає можливості - виставляють підпірну стіну і прибирають все важкі речі.

Прогин перекриття також стає причиною виникнення проблеми. Проводиться оцінка стану арматури, бетону. Недостатня кількість арматури, неправильне її розташування призводить до силової тріщині. Розширення отвору більше 3 мм вимагає посилення додатковим армуванням.

порушення ферм

Кроквяні ферми мають характерною особливістю працювати на стиск, забезпечуючи стійкість, твердість покриття. Сполучені елементи сприяють виникненню концентрації різного за характером напруги: растягивающего, стискає, дотичного. Велика концентрація сприяє виникненню в місцях з'єднання порушень. Розтягуюче напруга загрожує наскрізний вертикальної тріщиною, стискає напруга - несквозной горизонтальної.

Ряд причин впливають на деформацію:

• низьке якості бетон;
• неправильне розташування поперечної арматури;
• зміщення металевого каркаса.

Щілини в балках

  Характерні тріщини в балці: 1 - нормальні тріщини в зоні максимального згинального моменту; 2 - похилі тріщини в зоні максимальної поперечної сили; 3 - тріщини і роздроблення бетону, в стислій зоні елемента.

Тріщин, що виникли в місцях укладання балок, приділяють особливу увагу. Спрощене з'єднання кроквяної конструкції загрожує можливим защемлением опор, що в сукупності з тиском плит призводить до утворення отворів. Явище рідкісне, але відновленню не підлягає.

Будівельна конструкція під впливом вертикальних або горизонтальних тріщин в балках руйнується. Виділяють кілька причин такої проблеми. Перша - усадочні напруження, викликане недостатньо сильним захисним шаром. Погана якість матеріалу, порушення температурного режиму  при термообробці - причини проблем з балкою.

Усадочна щілину невелика, але через неї проходить повітря, гази, які призводять до корозії металу. Іржа - велика проблема усадочнихдефектів, вона розпирає бетон, розширюючи отвори. Друга причина - корозія, викликана не під впливом пара. Виникає під впливом хімічних сполук, що входять до складу бетону. Ступінь небезпеки залежить від ступеня розвитку. Третя причина - розкол балки. Особливо небезпечно перебування розколу на кінці конструкції, знижується опорна функція елементів.

Пошкодження балок - пряма загроза міцності конструкції.

інші дефекти

Тип споруди, його конструкція, схеми розрахунків не впливають на загальні характеристики тріщин. Кожен з'явився недолік говорить, що дана точка є скупченням напруги. Найпоширеніші види недоліків нами вже розглянуті, але це далеко не повний список всіх похибок. Звернемо увагу на існуючі види  пошкоджень:

• Дрібні тріщини, волосяні. З'являються на верхній поверхні, чітка спрямованість відсутня, візуально визначити неважко. Не впливають на несучу здатність, легко усуваються замазуванням розчину.
• Дрібні тріщини вздовж стрижня металу. Супроводжується дефект легкої іржею до 5 мм, можливий розкол бетону біля арматури. Несуча спроможність знижується на 5%, що впливає на тривалість експлуатації. Необхідне відновлення, при необхідності роблять посилення місця дефекту.
• Сколювання бетону. Відбувається під механічним впливом. Якщо виникло в стислій зоні - порушується несуча здатність елементів, в розтягнутій зоні - несуча здатність не порушена, страждає жорсткість конструкції. Відколи закладаються дрібнозернистим розчином.
• Замаслення бетону. Витік масла на виробництвах приносить істотні проблеми. Міцність бетонних покриттів знижується на 30%. Промаслений шар знімається, усуваються протікання.
• Відшарування захисту. Освіта корозії, виникнення розколів призводить до злущування захисного шару. Стан аварійне, усувається відновленням захисного покриття.
• Розкол фундаменту приводить будівля в аварійному стані. Терміново усувається вібрація, проводиться посилення фундаменту.

Процес усунення тріщин

  Відновлення залізобетону методом ін'єктування.

Не така страшна тріщина, як її ширина. Допустимий розмір 3 мм. В пошкодження більшого розміру з легкістю просочується волога. У холодну пору року вода замерзає, ще більше розширюючи щілину і так проходить кілька періодів замерзання, відтавання. Розкол збільшується в об'ємі, вологи потрапляє в нього ще більше. Згодом вода досягає металевого стержня, з'являється іржа, як наслідок - руйнування бетону.

Щоб уникнути руйнування навіть дрібні тріщини  варто усувати на ранній стадії. Бетонна площа обробляється холодною водою, За допомогою шпателя волосяні освіти закладаються розчином. Замазування пошкодження можливо зробити будь-яким матеріалом, різними способами. на правильний вибір  впливає ширина пошкодження, причина, вид, вплив на несучу здатність.

При збереженої несучої здатності застосовується метод відновлення під назвою розшивання. Ущелина простукується по всій довжині, з метою виявлення порожнечі. Всі крихти, відколи прибираються металевою щіткою і стисненим повітрям продувається очищене простір. Підготовлену поверхню замазують полимерцементной сумішшю, вирівнюючи врівень з бетонною поверхнею.

Втрачена несуча здатність відновлюється ін'єкціями полімерних смол безпосередньо в тріщину. Сучасний розчин в основі з епоксидною смолою здатний до склеювання навіть з вологим бетоном. Інтервал робочої температури дуже широкий, мають незначну, якісно заповнюють простір.

висновок

Пошкодження залізобетонних поверхонь відбувається при транспортуванні, в процесі монтажу, під час експлуатації. Слідство таких пошкоджень - тріщини.

Своєчасне виявлення, проведення оціночної експертизи дозволить правильно встановити вид дефекту і провести ремонтні роботи, зберігши несучу здатність конструкцій.