Обследование бетонных и железобетонных конструкций. Обследование монолитных железобетонных конструкций Обследование бетонных конструкций

Исследовательская Группа "Безопасность и Надёжность"

Строительные экспертизы, Обследование Зданий, Энергоаудит, Землеустройство, Проектирование

Не секрет, что в процессе возведения и эксплуатации зданий и сооружений в железобетонных конструкциях случаются недопустимые прогибы, трещины, повреждения. Эти явления могут быть вызваны либо отклонениями от требований проекта при изготовлении и монтаже этих конструкций, либо ошибками проектирования.

Оценить физическое состояние конструкции, установить причины повреждений, определить реальную прочность, трещиностойкость и жесткость конструкции призвано обследование железо бетонных конструкций. Важно правильно оценить несущую способность конструкций и разработать рекомендации по их дальнейшей эксплуатации. А это возможно только в результате детального натурного изучения.

Необходимость в таком обследовании возникает в случаях изучения особенностей работы конструкций и сооружений в сложных условиях, при реконструкции здания или сооружения, в процессе проведения экспертизы, при наличии в конструкциях отступлений от проекта, и в ряде других случаев.

Обследование железобетонных конструкций состоит из нескольких этапов. На начальном этапе проводится предварительный осмотр конструкций, чтобы выявить наличие полностью или частично разрушенных участков, разрывы арматуры, повреждения бетона, смещение опор и элементов в сборных конструкциях.

На следующем этапе идет ознакомление с проектно-технической документацией, далее следует непосредственное обследование железобетонных конструкций, которое дает возможность получить действительную картину состояния конструкций и их работу в условиях эксплуатации. В зависимости от поставленных задач может проводиться оценка прочности бетона неразрушающими методами, а также выяснение фактического армирования, которое заключается в сборе данных о реальном состоянии арматуры, и сопоставление их с параметрами, содержащимися в рабочих чертежах, а также в выборочной проверке соответствия фактического армирования проектному.

Поскольку действующие нагрузки могут существенно отличаться от проектных, проводится анализ напряженного состояния конструкций. Для этого определяются фактические нагрузки и воздействия. В случае необходимости продолжением могут стать натурные испытания. По окончанию выдается строительно-техническое заключение.

Мы работаем по такому принципу:

1 Вы набираете наш номер и задаете важные для Вас вопросы, а мы на них даём исчерпывающие ответы.

2 Проведя анализ Вашей ситуации, мы определяем перечень вопросов, ответы на которые должны дать наши эксперты. Договор на проведение обследования железобетонных конструкций можно заключить как у нас в офисе, так и сразу у Вас на объекте.

3 Мы приедем к Вам в удобное для Вас время и проведём обследование железобетонных конструкций.

После проведения работ, с применением специальных приборов (разрушающего и неразрушающего контроля), Вы получите на руки письменное строительно-техническое заключение, в котором будут отражены все дефекты, причины их возникновения, фотоотчет, конструкторские расчеты, оценка восстановительного ремонта, выводы и рекомендации.

Стоимость обследования железобетонных конструкций составляет от 15000 руб.

Сроки получения на руки заключения составляют от 3 рабочих дней.

4 Многим клиентам необходим выезд специалиста без последующего составления заключения. Строительно-технический эксперт проведет обследование железобетонных конструкций, по результатам которого даст устное заключение с выводами и рекомендациями на месте. Определиться с необходимостью составления письменного заключения по результатам исследования, Вы сможете позже.

Стоимость выезда нашего эксперта составляет от 7000 руб.

5 У нас в компании есть проектировщики и конструкторы, которые на основании нашего заключения могут разработать проект устранения недостатков и проект усиления конструкций.

3.2.1. Основными задачами обследования несущих железобетонных конструкций являются определение состояния конструкций с выявлением повреждений и причин их возникновения, а также физико-механических характеристик бетона.

3.2.2. Натурные обследования бетонных и железобетонных конструкций включают в себя следующие виды работ:

Осмотр и определение технического состояния конструкций по внешним признакам;

Инструментальное или лабораторное определение прочности бетона и арматурной стали;

Определение степени коррозии бетона и арматуры.

Определение технического состояния по внешним признакам

3.2.3. Определение геометрических параметров конструкций и их сечений производится по рекомендациям настоящей методики. При этом фиксируются все отклонения от проектного положения.

3.2.4. Определение ширины и глубины раскрытия трещин следует выполнять в соответствии с данной методикой. Степень раскрытия трещин сопоставляется с нормативными требованиями по предельным состояниям второй группы.

3.2.5. Определение и оценку лакокрасочных покрытий железобетонных конструкций следует производить по методике, изложенной в ГОСТ 6992. При этом фиксируются следующие основные виды повреждений: растрескивания и отслоения, которые характеризуются глубиной разрушения верхнего слоя (до грунтовки), пузыри и коррозионные очаги, характеризуемые размером очага (диаметром) в мм. Площадь отдельных видов повреждений покрытия выражают ориентировочно в процентах по отношению ко всей окрашенной поверхности.

3.2.6. При наличии увлажненных участков и поверхностных высолов на бетоне конструкций определяют величину этих участков и причину их появления.

3.2.7. Результаты визуального осмотра железобетонных конструкций фиксируются в виде карт дефектов, нанесенных на схематические планы или разрезы здания, или составляют таблицы дефектов с рекомендациями по классификации дефектов и повреждений с оценкой категории состояния конструкций.

3.2.8. Внешние признаки, характеризующие состояние железобетонных конструкций по 5 категориям, приводятся в таблице (приложение 1).

Определение прочности бетона механическими методами

3.2.9. Механические методы неразрушающего контроля при обследовании конструкций применяют для определения прочности бетона всех видов нормируемой прочности, контролируемых по ГОСТ 18105 (таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Методы определения прочности бетона в зависимости от ожидаемой прочности элементов

В зависимости от применяемого метода и приборов косвенными характеристиками прочности являются:

Значение отскока бойка от поверхности бетона (или прижатого к ней ударника);

Параметр ударного импульса (энергия удара);

Размеры отпечатка на бетоне (диаметр, глубина) или соотношение диаметров отпечатков на бетоне и стандартном образце при удape индентора или вдавливании индентора в поверхность бетона;

Значение напряжения, необходимого для местного разрушения бетона при отрыве приклеенного к нему металлического диска, равного усилию отрыва, деленному на площадь проекции поверхности отрыва бетона на плоскость диска;

Значение усилия, необходимого для скалывания участка бетона на ребре конструкции;

Значение усилия местного разрушения бетона при вырыве из него анкерного устройства.

При проведении испытаний механическими методами неразрушающего контроля следует руководствоваться указаниями ГОСТ 22690.

3.2.10. К приборам механического принципа действия относятся: эталонный молоток Кашкарова, молоток Шмидта, молоток Физделя, пистолет ЦНИИСКа, молоток Польди и др. Эти приборы дают возможность определить прочность материала по величине внедрения бойка в поверхностный слой конструкций или по величине отскока бойка от поверхности конструкции при нанесении калиброванного удара (пистолет ЦНИИСКа).

3.2.11. Молоток Физделя основан на использовании пластических деформаций строительных материалов. При ударе молотком по поверхности конструкции образуется лунка, по диаметру которой и оценивают прочность материала.

Место конструкции, на которое наносят отпечатки, предварительно очищают от штукатурного слоя, затирки или окраски.

Процесс работы с молотком Физделя заключается в следующем:

Правой рукой берут за конец деревянной рукоятки, локоть опирают о конструкцию;

Локтевым ударом средней силы наносят 10-12 ударов на каждом участке конструкции;

Расстояние между отпечатками ударного молотка должно быть не менее 30 мм.

Диаметр образованной лунки измеряют штангенциркулем с точностью до 0,1 мм по двум перпендикулярным направлениям и принимают среднее значение. Из общего числа измерений, произведенных на данном участке, исключают наибольший и наименьший результаты, а по остальным вычисляют среднее значение.

Прочность бетона определяют по среднему измеренному диаметру отпечатка и тарировочной кривой, предварительно построенной на основании сравнения диаметров отпечатков шарика молотка и результатов лабораторных испытаний на прочность образцов бетона, взятых из конструкции по указаниям ГОСТ 28570 или специально изготовленных из тех же компонентов и по той же технологии, что и материалы обследуемой конструкции.

3.2.12. К методике определения прочности бетона, основанной на свойствах пластических деформаций, относится также молоток Кашкарова (ГОСТ 22690).

При ударе молотком Кашкарова по поверхности конструкции получаются два отпечатка на поверхности материала с диаметром и на контрольном (эталонном) стержне с диаметром.

Отношение диаметров получаемых отпечатков зависит от прочности обследуемого материала и эталонного стержня и практически не зависит от скорости и силы удара, наносимого молотком. По среднему значению величины из тарировочного графика определяют прочность материала.

На участке испытания должно быть выполнено не менее пяти определений при расстоянии между отпечатками на бетоне не менее 30 мм, а на металлическом стержне - не менее 10 мм (таблица 3.2).

Таблица 3.2

Наименование метода	Число испытаний на участке	Расстояние между местами испытаний	Расстояние от края конструкции до места испытаний, мм	Толщина конструкции, мм
Упругий отскок
Пластическая деформация
Ударный импульс
		2 диаметра диска
Скалывание ребра
Отрыв со скалыванием		5 глубин вырыва		Удвоенная глубина установки анкера

3.2.13. К приборам, основанным на методе упругого отскока, относятся пистолет ЦНИИСКа, пистолет Борового, молоток Шмидта, склерометр 6КМ со стержневым ударником и др. Принцип действия этих приборов основан на измерении упругого отскока ударника при постоянной величине кинетической энергии металлической пружины. Взвод и спуск бойка осуществляются автоматически при соприкосновении ударника с испытываемой поверхностью. Величину отскока бойка фиксирует указатель на шкале прибора.

В результате удара боек отскакивает от ударника. Степень отскока отмечается на шкале прибора при помощи специального указателя. Зависимость величины отскока ударника от прочности бетона устанавливают по данным тарировочных испытаний бетонных кубиков размером 15x15x15 см, и на этой основе строится тарировочная кривая. Прочность материала конструкции выявляют по показаниям градуированной шкалы прибора в момент нанесения ударов по испытываемому элементу.

3.2.14. Методом испытания на отрыв со скалыванием определяют прочность бетона в теле конструкции. Сущность метода состоит в оценке прочностных свойств бетона по усилию, необходимому для его разрушения, вокруг шпура определенного размера при вырывании закрепленного в нем разжимного конуса или специального стержня, заделанного в бетоне. Косвенным показателем прочности служит вырывное усилие, необходимое для вырыва заделанного в тело конструкций анкерного устройства вместе с окружающим его бетоном при глубине заделки . При испытании методом отрыва со скалыванием участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры.

Прочность бетона на участке допускается определять по результатам одного испытания. Участки для испытания следует выбирать так, чтобы в зону вырыва не попала арматура. На участке испытания толщина конструкции должна превышать глубину заделки анкера не менее чем в два раза. При пробивке отверстия шлямбуром или высверливанием толщина конструкции в этом месте должна быть не менее 150 мм. Расстояние от анкерного устройства до грани конструкции должно быть не менее 150 мм, а от соседнего анкерного устройства - не менее 250 мм.

3.2.15. При проведении испытаний используются анкерные устройства трех типов. Анкерные устройства типа I устанавливают на конструкции при бетонировании; анкерные устройства типов II и III устанавливают в предварительно подготовленные шпуры, образованные в бетоне высверливанием. Рекомендуемая глубина отверстий: для анкера типа II - 30 мм; для анкера типа III - 35 мм. Диаметр шпура в бетоне не должен превышать максимальный диаметр заглубленной части анкерного устройства более чем на 2 мм. Заделка анкерных устройств в конструкциях должна обеспечить надежное сцепление анкера с бетоном. Нагрузка на анкерное устройство должна возрастать плавно, со скоростью не более 1,5-3 кН/с вплоть до вырыва его вместе с окружающим бетоном.

Наименьший и наибольший размеры вырванной части бетона, равные расстоянию от анкерного устройства до границ разрушения на поверхности конструкции, не должны отличаться один от другого более чем в два раза.

3.2.16. Единичное значение прочности бетона на участке испытаний определяют в зависимости от напряжений сжатия в бетоне и значения.

Сжимаемые напряжения в бетоне определяют расчетом конструкций с учетом действительных размеров сечений и величин нагрузок (воздействий).

где - коэффициент, учитывающий крупность заполнителя, принимаемый равным: при максимальной крупности заполнителя менее 50 мм - 1, при крупности 50 мм и более - 1,1;

Коэффициент, вводимый при фактической глубине , отличающейся отболее чем на 5%, при этомне должна отличаться от номинального значения, принятого при испытании, более чем на ±15%;

Коэффициент пропорциональности, значение которого при использовании анкерных устройств принимается:

для анкеров типа II - 30 мм: =0,24 см(для бетона естественного твердения);=0,25 см(для бетона, прошедшего тепловую обработку);

для анкеров типа III - 35 мм соответственно: =0,14 см;=0,17см.

Прочность обжатого бетона определяют из уравнения

3.2.17. При определении класса бетона методом скалывания ребра конструкции применяют прибор типа ГПНС-4.

На участке испытания необходимо провести не менее двух сколов бетона.

Толщина испытываемой конструкции должна быть не менее 50 мм, а расстояние между соседними сколами должно быть не менее 200 мм. Нагрузочный крюк должен быть установлен таким образом, чтобы величина не отличалась от номинальной более чем на 1 мм. Нагрузка на испытываемую конструкцию должна нарастать плавно, со скоростью не более (1+0,3) кН/с вплоть до скалывания бетона. При этом не должно происходить проскальзывания нагрузочного крюка. Результаты испытаний, при которых в месте скола обнажалась арматура и фактическая глубина скалывания отличалась от заданного более 2 мм, не учитываются.

3.2.18. Единичное значение прочности бетона на участке испытаний определяют в зависимости от напряжений сжатия бетонаи значения.

Сжимающие напряжения в бетоне , действующие в период испытаний, определяют расчетом конструкции с учетом действительных размеров сечений и величин нагрузок.

Единичное значение прочности бетона на участке в предположении=0 определяют по формуле

где - поправочный коэффициент, учитывающий крупность заполнителя, принимаемый равным при максимальной крупности заполнителя 20 мм и менее - 1, при крупности более 20 до 40 мм - 1,1;

Условная прочность бетона, определяемая по среднему значению косвенного показателя :

Усилие каждого из скалываний, выполненных на участке испытаний.

3.2.19. При испытании методом скалывания ребра на поверхности бетона не должно быть трещин, сколов бетона, наплывов или раковин высотой (глубиной) более 5 мм. Участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры.

Ультразвуковой метод определения прочности бетона

3.2.20. Принцип определения прочности бетона ультразвуковым методом основан на наличии функциональной связи между скоростью распространения ультразвуковых колебаний и прочностью бетона.

Ультразвуковой метод применяют для определения прочности бетона классов В7,5 - В35 (марок М100- М450) на сжатие.

3.2.21. Прочность бетона в конструкциях определяют экспериментально с использованием градуировочных зависимостей "скорости распространения ультразвука - прочность бетона. " или "время распространения ультразвука- прочность бетона.". Степень точности метода зависит от тщательности построения тарировочного графика.

3.2.22. Для определения прочности бетона ультразвуковым методом применяются приборы УКБ-1, УКБ-1М, УК-16П, "Бетон-22" и др.

3.2.23. Ультразвуковые измерения в бетоне проводят способами сквозного или поверхностного прозвучивания. При измерении скорости распространения ультразвука способом сквозного прозвучивания ультразвуковые преобразователи устанавливают с противоположных сторон образца или конструкции. Скорость распространения ультразвука , м/с, вычисляют по формуле

где - время распространения ультразвука, мкс;

Расстояние между центрами установки преобразователей (база прозвучивания), мм.

При измерении скорости распространения ультразвука способом поверхностного прозвучивания ультразвуковые преобразователи устанавливают на одной стороне образца или конструкции.

3.2.24. Число измерений времени распространения ультразвука в каждом образце должно быть при сквозном прозвучивании - 3, при поверхностном - 4.

Отклонение отдельного результата измерения скорости распространения ультразвука в каждом образце от среднего арифметического значения результатов измерений для данного образца не должно превышать 2%.

Измерение времени распространения ультразвука и определение прочности бетона производятся в соответствии с указаниями паспорта (технического условия применения) данного типа прибора и указаний ГОСТ 17624.

3.2.25. На практике нередки случаи, когда возникает необходимость определения прочности бетона эксплуатируемых конструкций при отсутствии или невозможности построения градуировочной таблицы. В этом случае определение прочности бетона проводят в зонах конструкций, изготовленных из бетона на одном виде крупного заполнителя (конструкции одной партии).

Скорость распространения ультразвука определяют не менее чем в 10 участках обследуемой зоны конструкций, по которым находят среднее значение. Далее намечают участки, в которых скорость распространения ультразвука имеет максимальноеи минимальноезначения, а также участок, где скорость имеет величину, наиболее приближенную к значению, а затем выбуривают из каждого намеченного участка не менее чем по два керна, по которым определяют значения прочности в этих участках:,,соответственно.

Прочность бетона определяют по формуле

Коэффициенты ивычисляют по формулам:

3.2.26. При определении прочности бетона по образцам, отобранным из конструкции, следует руководствоваться указаниями ГОСТ 28570.

3.2.27. При выполнении условия

допускается ориентировочно определять прочность для бетонов классов прочности до В25 по формуле

где - коэффициент, определяемый путем испытаний не менее трех кернов, отобранных из конструкций.

3.2.28. Для бетонов классов прочности выше В25 прочность бетона в эксплуатируемых конструкциях может быть оценена также сравнительным методом, принимая в основу характеристики конструкции с наибольшей прочностью.

В этом случае

3.2.29. Такие конструкции, как балки, ригели, колонны, должны прозвучиваться в поперечном направлении, плита - по наименьшему размеру (ширине или толщине), а ребристая плита - по толщине ребра.

3.2.30. При тщательном проведении испытаний этот метод дает наиболее достоверные сведения о прочности бетона в существующих конструкциях. Недостатком его является большая трудоемкость работ по отбору и испытанию образцов.

Определение толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры

3.2.31. Для определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры в железобетонной конструкции при обследованиях применяют магнитные, электромагнитные методы по ГОСТ 22904 или методы просвечивания и ионизирующих излучений по ГОСТ 17623 с выборочной контрольной проверкой получаемых результатов путем пробивки борозд и непосредственными измерениями.

Радиационные методы, как правило, применяют для обследования состояния и контроля качества сборных и монолитных железобетонных конструкций при строительстве, эксплуатации и реконструкции особо ответственных зданий и сооружений.

Радиационный метод основан на просвечивании контролируемых конструкций ионизирующим излучением и получении при этом информации о ее внутреннем строении с помощью преобразователя излучения. Просвечивание железобетонных конструкций производят при помощи излучения рентгеновских аппаратов, излучения закрытых радиоактивных источников.

Транспортировку, хранение, монтаж и наладку радиационной аппаратуры проводят специализированные организации, имеющие специальное разрешение на проведение указанных работ.

3.2.32. Магнитный метод основан на взаимодействии магнитного или электромагнитного поля прибора со стальной арматурой железобетонной конструкции.

Толщину защитного слоя бетона и расположение арматуры в железобетонной конструкции определяют на основе экспериментально установленной зависимости между показаниями прибора и указанными контролируемыми параметрами конструкций.

3.2.33. Для определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры из приборов применяют, в частности, ИСМ и ИЗС-10Н.

Прибор ИЗС-10Н обеспечивает измерение толщины защитного слоя бетона в зависимости от диаметра арматуры в следующих пределах:

При диаметре стержней арматуры от 4 до 10 мм толщины защитного слоя - от 5 до 30 мм;

При диаметре стержней арматуры от 12 до 32 мм толщины защитного слоя - от 10 до 60 мм.

Прибор обеспечивает определение расположения проекций осей стержней арматуры на поверхность бетона:

Диаметром от 12 до 32 мм - при толщине защитного слоя бетона не более 60 мм;

Диаметром от 4 до 12 мм - при толщине защитного слоя бетона не более 30 мм.

При расстоянии между стержнями арматуры менее 60 мм применение приборов типа ИЗС нецелесообразно.

3.2.34. Определение толщины защитного слоя бетона и диаметра арматуры производится в следующем порядке:

До проведения испытаний сопоставляют технические характеристики применяемого прибора с соответствующими проектными (ожидаемыми) значениями геометрических параметров армирования контролируемой железобетонной конструкции;

При несоответствии технических характеристик прибора параметрам армирования контролируемой конструкции необходимо установить индивидуальную градуировочную зависимость в соответствии с ГОСТ 22904.

Число и расположение контролируемых участков конструкции назначают в зависимости от:

Цели и условий испытаний;

Особенности проектного решения конструкции;

Технологии изготовления или возведения конструкции с учетом фиксации арматурных стержней;

Условий эксплуатации конструкции с учетом агрессивности внешней среды.

3.2.35. Работу с прибором следует производить в соответствии с инструкцией по его эксплуатации. В местах измерений на поверхности конструкции не должно быть наплывов высотой более 3 мм.

3.2.36. При толщине защитного слоя бетона, меньшей предела измерения применяемого прибора, испытания проводят через прокладку толщиной 10+0,1 мм из материала, не обладающего магнетическими свойствами.

Фактическую толщину защитного слоя бетона в этом случае определяют как разность между результатами измерения и толщиной этой прокладки.

3.2.37. При контроле расположения стальной арматуры в бетоне конструкции, для которой отсутствуют данные о диаметре арматуры и глубине ее расположения, определяют схему расположения арматуры и измеряют ее диаметр путем вскрытия конструкции.

3.2.38. Для приближенного определения диаметра арматурного стержня определяют и фиксируют на поверхности железобетонной конструкции место расположения арматуры прибором типа ИЗС-10Н.

Устанавливают преобразователь прибора на поверхности конструкции и по шкалам прибора или по индивидуальной градуировочной зависимости определяют несколько значений толщины защитного слоя бетона для каждого из предполагаемых диаметров арматурного стержня, которые могли применяться для армирования данной конструкции.

Между преобразователем прибора и поверхностью бетона конструкции устанавливают прокладку соответствующей толщины (например, 10 мм), вновь проводят измерения и определяют расстояние для каждого предполагаемого диаметра арматурного стержня.

Для каждого диаметра арматурного стержня сопоставляют значения и.

В качестве фактического диаметра принимают значение, для которого выполняется условие

где - показание прибора с учетом толщины прокладки;

Толщина прокладки.

Индексы в формуле обозначают:

Шаг продольной арматуры;

Шаг поперечной арматуры;

Наличие прокладки.

3.2.39. Результаты измерений заносят в журнал, форма которого приведена в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Форма записи результатов измерений толщины защитного слоя бетона железобетонных конструкций

Условное обозна- чение конструк-	Номера контро- лируемых участков конст-	Параметры армирования конструкции по технической документации			Показания прибора	ренная толщина защит- ного слоя бетона, мм
		нальный диаметр арматуры,	ложение стержней	Толщина защит- ного слоя бетона, мм

3.2.40. Фактические значения толщины защитного слоя бетона и расположение стальной арматуры в конструкции по результатам измерений сравнивают со значениями, установленными технической документацией на эти конструкции.

3.2.41. Результаты измерений оформляют протоколом, который должен содержать следующие данные:

Наименование проверяемой конструкции;

Объем партии и число контролируемых конструкций;

Тип и номер применяемого прибора;

Номера контролируемых участков конструкций и схему их расположения на конструкции;

Проектные значения геометрических параметров армирования контролируемой конструкции;

Результаты проведенных испытаний;

Определение прочностных характеристик арматуры

3.2.42. Расчетные сопротивления неповрежденной арматуры разрешается принимать по проектным данным или по нормам проектирования железобетонных конструкций.

Для гладкой арматуры - 225 МПа (класс A-I);

Для арматуры с профилем, гребни которого образуют рисунок винтовой линии, - 280 МПа (класс А-II);

Для арматуры периодического профиля, гребни которого образуют рисунок "елочка", - 355 МПа (класс A-III).

Жесткая арматура из прокатных профилей принимается в расчетах с расчетным сопротивлением, равным 210 МПа.

3.2.43. При отсутствии необходимой документации и информации класс арматурных сталей устанавливается испытанием вырезанных из конструкции образцов с сопоставлением предела текучести, временного сопротивления и относительного удлинения при разрыве с данными ГОСТ 380 или приближенно по виду арматуры, профилю арматурного стержня и времени возведения объекта.

3.2.44. Расположение, количество и диаметр арматурных стержней определяются либо путем вскрытия и прямых замеров, либо применением магнитных или радиографических методов (по ГОСТ 22904 и ГОСТ 17625 соответственно).

3.2.45. Для определения механических свойств стали поврежденных конструкций рекомендуется использовать методы:

Испытания стандартных образцов, вырезанных из элементов конструкций, согласно указаниям ГОСТ 7564;

Испытания поверхностного слоя металла на твердость согласно указаниям ГОСТ 18661.

3.2.46. Заготовки для образцов из поврежденных элементов рекомендуется вырезать в местах, не получивших пластических деформаций при повреждении, и чтобы после вырезки были обеспечены их прочность и устойчивость конструкции.

3.2.47. Заготовки для образцов рекомендуется отбирать в трех однотипных элементах конструкций (верхний пояс, нижний пояс, первый сжатый раскос и т.п.) в количестве 1-2 шт. из одного элемента. Все заготовки должны быть замаркированы в местах их взятия и марки обозначены на схемах, прилагаемых к материалам обследования конструкций.

3.2.48. Характеристики механических свойств стали - предел текучести , временное сопротивлениеи относительное удлинение при разрыве- получают путем испытания на растяжение образцов согласно ГОСТ 1497.

Определение основных расчетных сопротивлений стали конструкций производится путем деления среднего значения предела текучести на коэффициент надежности по материалу =1,05 или временного сопротивления на коэффициент надежности=1,05. При этом за расчетное сопротивление принимается наименьшая из величин,, которые найдены соответственно пои.

При определении механических свойств металла по твердости поверхностного слоя рекомендуется применять портативные переносные приборы: Польди-Хютта, Баумана, ВПИ-2, ВПИ-3л и др.

Полученные при испытании на твердость данные переводятся в характеристики механических свойств металла по эмпирической формуле. Так, зависимость между твердостью по Бриннелю и временным сопротивлением металла устанавливается по формуле

где - твердость по Бриннелю.

3.2.49. Выявленные фактические характеристики арматуры сопоставляются с требованиями СНиП 2.03.01, и на этой основе дается оценка эксплуатационной пригодности арматуры.

Определение прочности бетона путем лабораторных испытаний

3.2.50. Лабораторное определение прочности бетона конструкций производится путем испытания образцов, взятых из этих конструкций.

Отбор образцов производится путем выпиливания кернов диаметром от 50 до 150 мм на участках, где ослабление элемента не оказывает существенного влияния на несущую способность конструкций. Этот метод дает наиболее достоверные сведения о прочности бетона в существующих конструкциях. Недостатком его является большая трудоемкость работ по отбору и обработке образцов.

При определении прочности по образцам, отобранным из бетонных и железобетонных конструкций, следует руководствоваться указаниями ГОСТ 28570.

Сущность метода состоит в измерении минимальных усилий, разрушающих выбуренные или выпиленные из конструкции образцы бетона при их статическом нагружении с постоянной скоростью роста нагрузки.

3.2.51. Форма и номинальные размеры образцов в зависимости от вида испытаний бетона должны соответствовать ГОСТ 10180.

3.2.52. Места отбора проб бетона следует назначать после визуального осмотра конструкций в зависимости от их напряженного состояния с учетом минимально возможного снижения их несущей способности.

Пробы рекомендуется отбирать из мест, удаленных от стыков и краев конструкций. После извлечения проб места отбора следует заделывать мелкозернистым бетоном. Участки для выбуривания или выпиливания проб бетона следует выбирать в местах, свободных от арматуры.

3.2.53. Для выбуривания образцов из бетона конструкций применяют сверлильные станки типа ИЕ 1806 с режущим инструментом в виде кольцевых алмазных сверл типа СКА или твердосплавных концевых сверл и приспособления "Бур Кер" и "Буркер А-240".

Для выпиливания образцов из бетона конструкций применяют распиловочные станки типов УРБ-175, УРБ-300 с режущим инструментом в виде отрезных алмазных дисков типа АОК.

Допускается применение другого оборудования и инструментов, обеспечивающих изготовление образцов, отвечающих требованиям ГОСТ 10180.

3.2.54. Испытание образцов на сжатие и все виды растяжения, а также выбор схемы испытания и нагружения производят также по ГОСТ 10180.

Опорные поверхности испытываемых на сжатие образцов в случае, когда их отклонения от плоскости плиты пресса более 0,1 мм, должны быть исправлены нанесением слоя выравнивающего состава, в качестве которого следует использовать цементное тесто, цементно-песчаный раствор или эпоксидные композиции. Толщина слоя выравнивающего состава на образце должна быть не более 5 мм.

3.2.55. Прочность бетона испытываемого образца с точностью до 0,1 МПа при испытании на сжатие и с точностью до 0,01 МПа при испытаниях на растяжение вычисляют по формулам:

на сжатие

на осевое растяжение

на растяжение при изгибе

Площадь рабочего сечения образца, мм;

Соответственно ширина и высота поперечного сечения призмы и расстояние между опорами при испытании образцов на растяжение при изгибе, мм.

Для приведения прочности бетона в испытанном образце к прочности бетона в образце базового размера и формы прочности, полученным по указанным формулам, пересчитывают по формулам:

на сжатие

на осевое растяжение

на растяжение при раскалывании

на растяжение при изгибе

где и- коэффициенты, учитывающие отношение высоты цилиндра к его диаметру, принимаемые при испытаниях на сжатие по таблице 3.4, при испытаниях на растяжение при раскалывании по таблице 3.5 и равные единице для образцов другой формы;

Масштабные коэффициенты, учитывающие форму и размеры поперечного сечения испытанных образцов, которые принимают по таблице 3.6 или определяют экспериментально по ГОСТ 10180.

Таблица 3.4

От 0,85 до 0,94

От 0,95 до 1,04

От 1,05 до 1,14

От 1,15 до 1,24

От 1,25 до 1,34

От 1,35 до 1,44

От 1,45 до 1,54

От 1,55 до 1,64

От 1,65 до 1,74

От 1,75 до 1,84

От 1,85 до 1,95

Таблица 3.5

	1,04 и менее

Таблица 3.6

		Растяжение при раскалывании		Растяжение при изгибе	Осевое растяжение
Размеры образцов: ребро куба или сторона квадратной призмы, мм	Все виды бетонов	Тяжелый бетон	зернистый бетон	Тяжелый бетон

3.2.56. Отчет об испытаниях должен состоять из протокола отбора проб, результатов испытания образцов и соответствующей ссылки на стандарты, по которым проведено испытание.

3.2.57. При наличии увлажненных участков и поверхностных высолов на бетоне конструкций определяют величину этих участков и причину их появления.

3.2.58. Результаты визуального осмотра железобетонных конструкций фиксируют в виде карты дефектов, нанесенных на схематические планы или разрезы здания, или составляют таблицы дефектов с рекомендациями по классификации дефектов и повреждений с оценкой категории состояния конструкций.

Определение степени коррозии бетона и арматуры

3.2.59. Для определения степени коррозионного разрушения бетона (степени карбонизации, состава новообразований, структурных нарушений бетона) используются физико-химические методы.

Изучение структурных изменений бетона производится с помощью ручной лупы. Такой осмотр позволяет изучить поверхность образца, выявить наличие крупных пор, трещин и других дефектов.

С помощью микроскопического метода выявляют взаимное расположение и характер сцепления цементного камня и зерен заполнителя; состояние контакта между бетоном и арматурой; форму, размер и количество пор; размер и направление трещин.

3.2.60. Определение глубины карбонизации бетона производят по изменению величины водородного показателя рН.

В случае если бетон сухой, смачивают поверхность скола чистой водой, которой должно быть столько, чтобы на поверхности бетона не образовалась видимая пленка влаги. Избыток воды удаляют чистой фильтровальной бумагой. Влажный и воздушно-сухой бетон увлажнения не требует.

На скол бетона с помощью капельницы или пипетки наносят 0,1%-ный раствор фенолфталеина в этиловом спирте. При изменении рН от 8,3 до 10 окраска индикатора изменяется от бесцветной до ярко-малиновой. Свежий излом образца бетона в карбонизированной зоне после нанесения на него раствора фенолфталеина имеет серый цвет, а в некарбонизированной зоне приобретает ярко-малиновую окраску.

Для определения глубины карбонизации бетона примерно через минуту после нанесения индикатора измеряют линейкой с точностью до 0,5 мм расстояние от поверхности образца до границы ярко окрашенной зоны в направлении, нормальном к поверхности. В бетонах с равномерной структурой пор граница ярко окрашенной зоны расположена обычно параллельно наружной поверхности.

В бетонах с неравномерной структурой пор граница карбонизации может быть извилистой. В этом случае необходимо измерять максимальную и среднюю глубину карбонизации бетона.

3.2.61. Факторы, влияющие на развитие коррозии бетонных и железобетонных конструкций, делятся на две группы: связанные со свойствами внешней среды (атмосферных и грунтовых вод, производственной среды и т.п.) и обусловленные свойствами материалов (цемента, заполнителей, воды и т.п.) конструкций.

Оценивая опасность коррозии бетонных и железобетонных конструкций, необходимо знать характеристики бетона: его плотность, пористость, количество пустот и др. При обследовании технического состояния конструкций эти характеристики должны находиться в центре внимания обследователя.

3.2.62. Коррозия арматуры в бетоне обусловлена потерей защитных свойств бетона и доступом к ней влаги, кислорода воздуха или кислотообразующих газов.

Коррозия арматуры в бетоне возникает при уменьшении щелочности окружающего арматуру электролита до рН, равного или меньше 12, при карбонизации или коррозии бетона, т.е. коррозия арматуры в бетоне является электрохимическим процессом.

3.2.63. При оценке технического состояния арматуры и закладных деталей, пораженных коррозией, прежде всего необходимо установить вид коррозии и участки поражения. После определения вида коррозии необходимо установить источники воздействия и причины коррозии арматуры.

3.2.64. Толщина продуктов коррозии определяется микрометром или с помощью приборов, которыми замеряют толщину немагнитных противокоррозионных покрытий на стали (например, ИТП-1 и др.).

Для арматуры периодического профиля следует отмечать остаточную выраженность рифов после зачистки.

В местах, где продукты коррозии стали хорошо сохраняются, можно по их толщине ориентировочно судить о глубине коррозии по соотношению

где - средняя глубина сплошной равномерной коррозии стали;

Толщина продуктов коррозии.

3.2.65. Выявление состояния арматуры элементов железобетонных конструкций производится путем удаления защитного слоя бетона с обнажением рабочей и монтажной арматуры.

Диаметр арматуры измеряется штангенциркулем или микрометром. В местах, где арматура подвергалась интенсивной коррозии, вызвавшей отпадание защитного слоя, производится тщательная зачистка ее от ржавчины до появления металлического блеска.

3.2.66. Степень коррозии арматуры оценивается по следующим признакам: характеру коррозии, цвету, плотности продуктов коррозии, площади пораженной поверхности, площади поперечного сечения арматуры, глубине коррозионных поражений.

При сплошной равномерной коррозии глубину коррозионных поражений определяют измерением толщины слоя ржавчины, при язвенной - измерением глубины отдельных язв. В первом случае острым ножом отделяют пленку ржавчины и толщину ее измеряют штангенциркулем. При язвенной коррозии рекомендуется вырезать куски арматуры, ржавчину удалить травлением (погружая арматуру в 10%-ный раствор соляной кислоты, содержащий 1% ингибитора-уротропина) с последующей промывкой водой.

Затем арматуру необходимо погрузить на 5 мин в насыщенный раствор нитрата натрия, вынуть и протереть. Глубину язв измеряют индикатором с иглой, укрепленной на штативе. Глубину коррозии определяют по показанию стрелки индикатора как разность показания у края и дна коррозионной язвы.

3.2.67. При выявлении участков конструкций с повышенным коррозионным износом, связанным с местным (сосредоточенным) воздействием агрессивных факторов, рекомендуется в первую очередь обращать внимание на следующие элементы и узлы конструкций:

Опорные узлы стропильных и подстропильных ферм, вблизи которых расположены водоприемные воронки внутреннего водостока:

Верхние пояса ферм в узлах присоединения к ним светоаэрационных фонарей, стоек различных щитов;

Верхние пояса подстропильных ферм, вдоль которых расположены ендовы кровель;

Опорные узлы ферм, находящиеся внутри кирпичных стен;

Верхние части колонн, находящиеся внутри кирпичных стен.

Обследование бетонных и железобетонных конструкций - важная часть обследования здания или сооружения в целом.

В этой статье мы раскрываем подход к обследованию бетонных и железобетонных конструкций. От квалифицированного выполнения этой части обследования здания зависит долговечность эксплуатации здания.

Обследование бетонных и железобетонных конструкций здания проводятся как в составе регулярных обследований в процессе эксплуатации, так и перед надстройкой или реконструкцией здания, перед покупкой здания или при выявлении дефектов конструкций.

Правильная оценка состояния бетонных и железобетонных конструкций позволяет достоверно оценить их несущую способность, что обеспечит дальнейшие безопасные эксплуатацию или надстройку/пристройку.

Оценку технического состояния бетонных и железобетонных конструкций по внешним признакам проводят на основе:

определения геометрических размеров конструкций и их сечений; Эти данные необходимы для проведения поверочных расчетов. Для опытного специалиста, иногда, достаточно визуально оценить явно недостаточные размеры конструкции.
сопоставления фактических размеров конструкций с проектными размерами; Фактические размеры конструкций играют очень важную роль, т.к. размеры напрямую связаны с расчетами несущей способности. Одной из задач проектировщиков является оптимизация размеров, с целью недопущения перерасхода строительных материалов, и соответственно удорожания строительства. Миф о том, что проектировщики закладывают в расчеты многократные запасы прочности, на самом деле является мифом. Коэффициенты надежности и запаса прочности конечно присутствуют в расчетах, но они составляют в соответствии со СНиП на проектирование 1.1-1.15-1.3. т.е. не так много.
соответствия фактической статической схемы работы конструкций принятой при расчете;Фактическая схема нагрузок конструкций тоже очень важна, т.к. при несоблюдении проектных размеров из-за строительных браков могут возникать дополнительные нагрузки и изгибающие моменты в конструкциях и узлах, что резко снижает несущую способность конструкций.
наличия трещин, отколов и разрушений; Наличие трещин, отколов и разрушений является показателем неудовлетворительной работы конструкций, либо указывает на плохое качество строительных работ.
месторасположения, характера трещин и ширины их раскрытия; По месту расположения трещин, их характеру и ширины их раскрытия специалист может определить вероятную причину их возникновения. Некоторые типы трещин допустимы СНиП в железобетонных конструкциях, другие могут свидетельствовать о снижении несущей способности строительной конструкции.
состояния защитных покрытий; Защитные покрытия называются так, потому что должны защищать строительные конструкции от неблагоприятных и агрессивных воздействий внешних факторов. Нарушение защитных покрытий, конечно же не приведут к мгновенному разрушению строительной конструкции, но на долговечности скажутся.
прогибов и деформаций конструкций; Наличие прогибов и деформаций может дать специалисту возможность оценить работоспособность строительной конструкции. Некоторые расчеты несущей способности строительных конструкций выполняются по предельно допустимым прогибам.
признаков нарушения сцепления арматуры с бетоном; Сцепление арматуры с бетоном очень важно, т.к. бетон не работает на изгиб, а работает только на сжатие. Работу на изгиб в железобетонных конструкциях обеспечивает арматура, которая бывает предварительно напряженной. Отсутствие сцепления арматуры с бетоном говорит о том, что несущая способность железобетонной конструкции на изгиб снизилась.
наличия разрыва арматуры; Разрывы арматуры свидетельствуют о снижении несущей способности вплоть до категории аварийного состояния.
состояния анкеровки продольной и поперечной арматуры; Анкеровка продольной и поперечной арматуры обеспечивает правильную работу железобетонной строительной конструкции. Нарушение анкеровки может привести к аварийному состоянию.
степени коррозии бетона и арматуры. Коррозия бетона и арматуры снижают несущую способность железобетонной конструкции, т.к. уменьшаются толщина бетона и диаметр арматуры из-за коррозии. Толщина бетона и диаметр арматуры одни из важных величин в расчете несущей способности железобетонной конструкции.

Размер (ширину) раскрытия трещин в бетоне замеряют на участках наибольшего их раскрытия и на уровне арматуры растянутой зоны элемента, т.к. это наиболее полно дает представление о работоспособности строительной конструкции.

Степень раскрытия трещин определяют в соответствии со СНиП 52-01-2003.

Трещины в бетоне анализируют с точки зрения особенностей конструктива и напряженно-деформированного состояния железобетонной конструкции. Иногда трещины появляются из-за нарушения технологии изготовления, хранения и транспортировки.

Поэтому задачей специалиста (эксперта) является определение вероятной причины возникновения трещин и оценка влияния этих трещин на несущую способность строительной конструкции.

Во время проведения обследования бетонных и железобетонных конструкций специалисты определяют прочность бетона. Для этого применяют методы неразрушающего контроля или проводят лабораторные испытания и руководствуются требованиями ГОСТ 22690, ГОСТ 17624, СП 13-102-2003. При проведении обследования мы используем несколько приборов неразрушающего контроля (ударно-импульсного метода ИПС-МГ4, ОНИКС; ультразвукового метода УЗК МГ4.С; прибор отрыва со скалыванием ПОС, а также, если это необходимо, используем «молоток Кашкарова»). Заключение о фактических прочностных характеристиках даем по показаниям как минимум двух приборов. Также у нас есть возможность проводить исследования отобранных образцов в лаборатории.

Оценка технического состояния конструкций по внешним признакам производится на основе определения следующих факторов:

геометрических размеров конструкций и их сечений;
наличия трещин, отколов и разрушений;
состояния защитных покрытий (лакокрасочных, штукатурок, защитных экранов и др.);
прогибов и деформаций конструкций;
нарушения сцепления арматуры с бетоном;
наличия разрыва арматуры;
состояния анкеровки продольной и поперечной арматуры;
степени коррозии бетона и арматуры.

При определении геометрических параметров конструкций и их сечений фиксируются все отклонения от их проектного положения. Определение ширины и глубины раскрытия трещин следует выполнять по рекомендациям, указанным выше.

Ширину раскрытия трещин рекомендуется измерять в первую очередь в местах максимального их раскрытия и на уровне растянутой зоны элемента. Степень раскрытия трещин сопоставляется с нормативными требованиями по предельным состояниям второй группы в зависимости от вида и условий работы конструкций. Следует различать трещины, появление которых вызвано напряжениями, проявившимися в железобетонных конструкциях в процессе изготовления, транспортировки и монтажа, и трещины, обусловленные эксплуатационными нагрузками и воздействием окружающей среды.

К трещинам, появившимся в период до эксплуатации объекта, относятся: технологические, усадочные, вызванные быстрым высыханием поверхностного слоя бетона и сокращением объема, а также трещины от набухания бетона; вызванные неравномерным охлаждением бетона; трещины, возникшие в сборных железобетонных элементах в процессе складирования, транспортировки и монтажа, при которых конструкции подвергались силовым воздействиям от собственного веса по схемам, не предусмотренным проектом.

К трещинам, появившимся в эксплуатационной период, относятся: трещины, возникшие в результате температурных деформаций из-за нарушений требований устройства температурных швов; вызванные неравномерностью осадок фунтового основания, что может быть связано с нарушением требований устройства осадочных деформационных швов, проведением земляных работ в непосредственной близости от фундаментов без обеспечения специальных мер; обусловленные силовыми воздействиями, превышающими несущую способность железобетонных элементов.

Трещины силового характера необходимо рассматривать с точки зрения напряженно-деформированного состояния железобетонной конструкции.

В железобетонных конструкциях наиболее часто встречаются следующие виды трещин:

а) в изгибаемых элементах, работающих по балочной схеме (балки, прогоны), возникают трещины, перпендикулярные (нормальные) продольной оси, вследствие появления растягивающих напряжений в зоне действия максимальных изгибающих моментов, наклонные к продольной оси, вызванные главными растягивающими напряжениями в зоне действия перерезывающих сил и изгибающих моментов (рис. 2.32).

Рис. 2.32.

работающих по балочной схеме

1 - нормальные трещины в зоне максимального изгибающего момента;
2 - наклонные трещины в зоне максимально поперечной силы;
3 - трещины и раздробление бетона в сжатой зоне.

Нормальные трещины имеют максимальную ширину раскрытия в крайних растянутых волокнах сечения элемента. Наклонные трещины начинают раскрываться в средней части боковых граней элемента - в зоне действия максимальных касательных напряжений, а затем развиваются в сторону растянутой грани.

Образование наклонных трещин на опорных концах балок и прогонов обусловлено их недостаточной несущей способностью по наклонным сечениям.

Вертикальные и наклонные трещины в пролетных участках балок и прогонов свидетельствуют о недостаточной их несущей способности по изгибающему моменту.

Раздробление бетона сжатой зоны сечений изгибаемых элементов указывает на исчерпание несущей способности конструкции;

б) в плитах могут возникать трещины:

в средней части плиты, имеющие направление поперек рабочего пролета с максимальным раскрытием на нижней поверхности плиты;

на опорных участках, имеющие направление поперек рабочего пролета с максимальным раскрытием на верхней поверхности плиты;

радиальные и концевые, с возможным отпаданием защитного слоя и разрушением бетона плиты;

вдоль арматуры по нижней плоскости стены.

Трещины на опорных участках плит поперек рабочего пролета свидетельствуют о недостаточной несущей способности по изгибающему опорному моменту.

Характерно развитие трещин силового происхождения на нижней поверхности плит с различным соотношением сторон (рис. 2.33). При этом бетон сжатой зоны может быть не нарушен. Смятие бетона сжатой зоны указывает на опасность полного разрушения плиты;

Рис. 2.33. Характерные трещины на нижней поверхности плит: а - работающих по балочной схеме при / 2 //, > 3; б - опертых по контуру при / 2 //, 1,5

в) в колоннах образуются вертикальные трещины на гранях колонн и горизонтальные трещины.

Вертикальные трещины на гранях колонн могут появляться в результате чрезмерного изгиба стержней арматуры. Такое явление может возникнуть в тех колоннах и их зонах, где редко поставлены хомуты (рис. 2.34).

Рис. 2.34.

Горизонтальные трещины в железобетонных колоннах не представляют непосредственной опасности, если ширина их невелика, однако через такие трещины могут в арматуру попасть увлажненный воздух и агрессивные реагенты, вызывая коррозию металла,

Появление продольных трещин вдоль арматуры в сжатых элементах свидетельствует о разрушениях, связанных с потерей устойчивости (выпучиванием) продольной сжатой арматуры из-за недостаточного количества поперечной арматуры;

г) появление в изгибаемых элементах поперечной, перпендикулярной продольной оси элемента, трещины, проходящей через все сечение (рис. 2.35), может быть связано с воздействием дополнительного изгибающего момента в горизонтальной плоскости, перпендикулярной плоскости действия основного изгибающего момента (например, от горизонтальных сил, возникающих в подкрановых балках). Такой же характер имеют трещины в растянутых железобетонных элементах, но при этом трещины просматриваются на всех гранях элемента, опоясывают его;
д) трещины на опорных участках и торцах железобетонных конструкций.

Обнаруженные трещины у торцов предварительно напряженных элементов, ориентированные вдоль арматуры, указывают на нарушение анкеровки арматуры. Об этом же свидетельствуют и наклонные трещины в приопорных участках, пересекающие зону расположения предварительно напряженной арматуры и распространяющиеся на нижнюю грань края опоры (рис. 2.36);

е) элементы решетки раскосных железобетонных ферм могут испытывать сжатие, растяжение, а в опорных узлах - действие

перерезывающих сил. Характерные повреж-

Рис. 2.36.

1 - при нарушении анкеровки напряженной арматуры;
2 - при

недостаточности

косвенного

армирования

Рис. 2.35.

плоскостях

дения при разрушении отдельных участков таких ферм приведены на рис. 2.37. В опорном узле могут возникнуть помимо трещин, 2 (рис. 2.38) повреждения типа 1, 2, 4. Появление горизонтальных трещин в нижнем преднапряженном поясе типа 4 (см. рис. 2.37) свидетельствует об отсутствии или недостаточности поперечного армирования в обжатом бетоне. Нормальные (перпендикулярные к продольной оси) трещины типа 5 появляются в растянутых стержнях при необеспеченности трещиностойкости элементов. Появление повреждений в виде лещадок типа 2 свидетельствует об исчерпании прочности бетона на отдельных участках сжатого пояса или на опоре.

Рис. 2.37.

предварительно напряженным поясом:

1 - наклонная трещина у опорного узла; 2 - откол лещадок; 3 - лучеобразные и вертикальные трещины; 4 - горизонтальная трещина; 5 - вертикальные (нормальные) трещины в растянутых элементах; 6 - наклонные трещины в сжатом поясе фермы; 7 - трещины в узле нижнего пояса

Дефекты в виде трещин и отслоения бетона вдоль арматуры железобетонных элементов могут быть вызваны и коррозионным разрушением арматуры. В этих случаях происходит нарушение сцепления продольной и поперечной арматуры с бетоном. Нарушение сцепления арматуры с бетоном из-за коррозии можно

Рис. 2.38.

установить простукиванием поверхности бетона (при этом прослушиваются пустоты).

Продольные трещины вдоль арматуры с нарушением сцепления ее с бетоном могут быть вызваны и температурными напряжениями при эксплуатации конструкций с систематическим нагревом свыше 300°С или последствиях пожара.

В изгибаемых элементах, как правило, к появлению трещин приводит увеличение прогибов и углов поворота. Недопустимыми (аварийными) можно считать прогибы изгибаемых элементов более 1/50 пролета при ширине раскрытия трещин в растянутой зоне более 0,5 мм. Значения предельно допустимых прогибов для железобетонных конструкций приведены в табл. 2.10.

Определение и оценку состояния покрытий железобетонных конструкций следует производить по методике, изложенной в ГОСТ 6992-68. При этом фиксируются следующие основные виды повреждений: растрескивания и отслоения, которые характеризуются глубиной разрушения верхнего слоя (до грунтовки), пузыри и коррозионные очаги, характеризуемые размером очага (диаметром), мм. Площадь отдельных видов повреждений покрытия выражают ориентировочно в процентах по отношению ко всей окрашенной поверхности конструкции (элемента).

Эффективность защитных покрытий при воздействии на них агрессивной среды определяется по состоянию бетона конструкций после удаления защитных покрытий.

В процессе визуальных обследований производится ориентировочная оценка прочности бетона. Метод основан на простукивании поверхности конструкции молотком массой 0,4-0,8 кг непосредственно по очищенному растворному участку бетона или по зубилу, установленному перпендикулярно поверхности элемента. Более звонкий звук при простукивании соответствует более прочному и плотному бетону. Дня получения достоверных данных о прочности бетона следует применять методы и приборы, приведенные в разделе о контроле прочности.

При наличии увлажненных участков и поверхностных высо-лов на бетоне конструкций определяют величину этих участков и причину их появления. Результаты визуального осмотра железобетонных конструкций фиксируют в виде карты дефектов, нанесенных на схематические планы или разрезы здания, или составляют таблицы дефектов с рекомендациями по классифи-

ЗНАЧЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ ПРОГИБОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ

Таблица 2.10

Примечание. При действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок прогиб балок и плит не должен превышать 1/150 пролета и I/75 вылета консоли.

кации дефектов и повреждений с оценкой категории состояния конструкций.

Для оценки характера коррозионного процесса и степени воздействия агрессивных сред, различают три основных вида коррозии бетона.

К I виду относятся все процессы коррозии, которые возникают в бетоне при действии жидких сред (водных растворов), способных растворять компоненты цементного камня. Составные части цементного камня растворяются и выносятся из цементного камня.

Ко II виду коррозии относятся процессы, при которых происходят химические взаимодействия - обменные реакции - между цементным камнем и раствором, в том числе обмен катионами. Образующиеся продукты реакции или легкорастворимы и выносятся из структуры в результате диффузии или фильтрационным потоком, или отлагаются в виде аморфной массы, не обладающей вяжущими свойствами и не влияющей на дальнейший разрушительный процесс.

Такой вид коррозии представляют процессы, возникающие при действии на бетон растворов кислот и некоторых солей.

К III виду коррозии относятся все те процессы коррозии бетона, в результате которых продукты реакции накапливаются и кристаллизуются в порах и капиллярах бетона. На определенной стадии развития этих процессов рост кристаллообразований вызывает возникновение растущих по величине напряжений и деформаций в ограждающих стенках, а затем приводит к разрушению структуры. К этому виду могут быть отнесены процессы коррозии при действии сульфатов, связанные с накоплением и ростом кристаллов гидросульфоалюминита, гипса и др. Разрушение бетона в конструкциях при их эксплуатации происходит под воздействием многих химических и физико-механических факторов. К ним относятся неоднородность бетона, повышенные напряжения в материале различного происхождения, приводящие к микроразрывам в материале, попеременное увлажнение и высушивание, периодические замораживания и оттаивания, резкие перепады температур, воздействие солей и кислот, выщелачивание, нарушение контактов между цементным камнем и заполнителями, коррозия стальной арматуры, разрушение заполнителей под воздействием щелочей цемента.

Сложность изучения процессов и факторов, обуславливающих разрушения бетона и железобетона, объясняется тем, что в зависимости от условий эксплуатации и срока службы конструкций одновременно действует много факторов, приводящих к изменениям структуры и свойств материалов. Для большинства конструкций, соприкасающихся с воздухом, карбонизация является характерным процессом, который ослабляет защитные свойства бетона. Карбонизацию бетона может вызвать не только углекислый газ, имеющийся в воздухе, но и другие кислые газы, содержащиеся в промышленной атмосфере. В процессе карбонизации углекислый газ воздуха проникает в поры и капилляры бетона, растворяется в поровой жидкости и реагирует с гидроалюминатом окиси кальция, образуя слаборастворимый карбонат кальция. Карбонизация снижает щелочность содержащейся в бетоне влаги, что приводит к снижению так называемого пассивирующего (защитного) действия щелочных сред и коррозии арматуры в бетоне.

Для определения степени коррозионного разрушения бетона (степени карбонизации, состава новообразований, структурных нарушений бетона) используются физико-химические методы.

Исследование химического состава новообразований, возникших в бетоне под действием агрессивной среды, производится с помощью дифференциально-термического и рентгено-структурного методов, выполняемых в лабораторных условиях на образцах, отобранных из эксплуатируемых конструкций. Изучение структурных изменений бетона производится с помощью ручной лупы, дающей небольшое увеличение. Такой осмотр позволяет изучить поверхность образца, выявить наличие крупных пор, трещин и других дефектов.

С помощью микроскопического метода можно выявить взаимное расположение и характер сцепления цементного камня и зерен заполнителя; состояние контакта между бетоном и арматурой; форму, размер и количество пор; размер и направление трещин.

Определение глубины карбонизации бетона производят по изменению величины водородного показателя pH.

На скол бетона с помощью капельницы или пипетки наносят 0,1 %-ый раствор фенолфталеина в этиловом спирте. При изменении pH от 8,3 до 14 окраска индикатора изменяется от бесцветной до ярко-малиновой. Свежий излом образца бетона в карбонизированной зоне после нанесения на него раствора фенолфталеина имеет серый цвет, а в некарбонизированной зоне приобретает ярко-малиновую окраску.

Примерно через минуту после нанесения индикатора измеряют линейкой с точностью до 0,5 мм расстояние от поверхности образца до границы ярко окрашенной зоны в направлении, нормальном к поверхности. Измеренная величина есть глубина карбонизации бетона. В бетонах с равномерной структурой пор граница ярко окрашенной зоны расположена обычно параллельно наружной поверхности. В бетонах с неравномерной структурой пор граница карбонизации может быть извилистой. В этом случае необходимо измерять максимальную и среднюю глубину карбонизации бетона. Факторы, влияющие на развитие коррозии бетонных и железобетонных конструкций, делятся на две группы: связанные со свойствами внешней среды - атмосферных и грунтовых вод, производственной среды и т.п., и обусловленные свойствами материалов (цемента, заполнителей, воды и т.п.) конструкций.

Для эксплуатируемых конструкций трудно определить, сколько и каких химических элементов осталось в поверхностном слое, и способны ли они дальше продолжать свое разрушающее действие. Оценивая опасность коррозии бетонных и железобетонных конструкций, необходимо знать характеристики бетона: его плотность, пористость количество пустот и др.

Процессы коррозии железобетонных конструкций и методы защиты от нее сложны и разнообразны. Разрушение арматуры в бетоне обусловлено потерей защитных свойств бетона и доступом к ней влаги, кислорода воздуха или кислотообразующих газов. Коррозия арматуры в бетоне является электрохимическим процессом. Поскольку арматурная сталь неоднородна по структуре, как и контактирующая с ней среда, создаются все условия для протекания электрохимической коррозии.

Коррозия арматуры в бетоне возникает при уменьшении щелочности окружающего арматуру электролита до pH, равного или меньше 12, при карбонизации или коррозии бетона.

При оценке технического состояния арматуры и закладных деталей, пораженных коррозией, прежде всего необходимо установить вид коррозии и участки поражения. После определения вида коррозии необходимо установить источники воздействия и причины коррозии арматуры. Толщина продуктов коррозии определяется микрометром или с помощью приборов, которыми замеряют толщину немагнитных противокоррозионных покрытий на стали (например, ИТП-1, МТ-ЗОН и др.).

Для арматуры периодического профиля следует отмечать остаточную выраженность рифов после зачистки.

В местах, где продукты коррозии стали хорошо сохраняться, можно по их толщине ориентировочно судить о глубине коррозии по соотношению

где 8 а. - средняя глубина сплошной равномерной коррозии стали; - толщина продуктов коррозии.

Выявление состояния арматуры элементов железобетонных конструкций производится путем удаления защитного слоя бетона с обнажением рабочей и монтажной арматуры.

Обнажение арматуры производится в местах наибольшего ее ослабления коррозией, которые выявляются по отслоению защитного слоя бетона и образованию трещин и пятен ржавой окраски, расположенных вдоль стержней арматуры. Диаметр арматуры измеряется штангенциркулем или микрометром. В местах, где арматура подвергалась интенсивной коррозии, вызвавшей отпадание защитного слоя, производится тщательная зачистка ее от ржавчины до появления металлического блеска.

Степень коррозии арматуры оценивается по следующим признакам: характеру коррозии, цвету, плотности продуктов коррозии, площади пораженной поверхности, площади поперечного сечения арматуры, глубине коррозионных поражений.

При сплошной равномерной коррозии глубину коррозионных поражений определяют измерением толщины слоя ржавчины, при язвенной - измерением глубины отдельных язв. В первом случае острым ножом отделяют пленку ржавчины и толщину ее измеряют штангенциркулем. При этом принимается, что глубина коррозии равна либо половине толщины слоя ржавчины, либо половине разности проектного и действительного диаметров арматуры.

При язвенной коррозии рекомендуется вырезать куски арматуры, ржавчину удалить травлением (погружая арматуру в 10 %-ный раствор соляной кислоты, содержащий 1 % ингибитора-уротро-пина) с последующей промывкой водой. Затем арматуру необходимо погрузить на 5 мин в насыщенный раствор нитрата натрия, вынуть и протереть. Глубину язв измеряют индикатором с иглой, укрепленной на штативе.

Глубину коррозии определяют по показанию стрелки индикатора как разность показания у края и дна коррозионной язвы. При выявлении участков конструкций с повышенным коррозионным износом, связанным с местным (сосредоточенным) воздействием агрессивных факторов, рекомендуется в первую очередь обращать внимание на следующие элементы и узлы конструкций:

опорные узлы стропильных и подстропильных ферм, вблизи которых расположены водоприемные воронки внутреннего водостока;
верхние пояса ферм в узлах присоединения к ним аэрационных фонарей, стоек ветроотбойных щитов;
верхние пояса подстропильных ферм, вдоль которых расположены ендовы кровель;
опорные узлы ферм, находящиеся внутри кирпичных стен;
верхние части колонн, находящиеся внутри кирпичных стен;
низ и базы колонн, расположенные на уровне или ниже уровня пола, в особенности при мокрой уборке в помещении (гидросмыве);
участки колонн многоэтажных зданий, проходящие через перекрытие, в особенности при мокрой уборке пыли в помещении;
участки плит покрытия, расположенные вдоль ендов, у воронок внутреннего водостока, у наружного остекления и торцов фонарей, у торцов здания.