Каталог: Эксплуатацния / Конструктивные решения / Трещины в железобетонных конструкциях (Шкутов Н.С., Кузнецова О.Н) Назад в оглавление

Опубликованные научно-технические статьи ООО "ЦЭиПСК"

Общее количество статей: 121

Трещины в железобетонных конструкциях (Шкутов Н.С., Кузнецова О.Н)

Уникальный номер статьи: 102; дата публикации: 19 июля 2016 г. 0:18

Шкутов Н.С.

Научный руководитель: канд. техн. наук, доц.

Кузнецова О.Н

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

ТРЕЩИНЫ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

Причин образования дефектов достаточно много. К ним относятся технологические недоработки изготовления конструкций, неточность и низкое качество монтажа, неучтённые проектом внешние силовые и температурные воздействия, нарушения условия эксплуатации и пр.

Основным из видов дефектов, являются трещины в железобетонных конструкциях эксплуатируемых зданий встречаются достаточно часто, являясь следствием ряда причин. Они могут возникать как от силового воздействия на конструкцию, так и в результате температурных и усадочных напряжений в бетоне.

Ввиду большого разнообразия трещин их обычно разделяют по следующим признакам:

- причины возникновения:

а)трещины от силового воздействия при эксплуатации конструкции,

б)трещины от силового воздействия при неправильном складировании, перевозке и монтаже конструкции,

в)трещины от силового воздействия при обжатии бетона предварительно напряжённой арматурой,

г)трещины технологические (от усадки бетона, плохого уплотнения бетонной смеси, неравномерного паропрогрева, жёсткого режима тепловлажностной обработки бетона),

д)трещины, образовавшиеся в результате коррозии арматуры,

- значению:

а)трещины, указывающие на аварийное состояние конструкции,

б)трещины, увеличивающие водопроницаемость бетона (в резервуарах, трубах, стенах подвала),

в)трещины, снижающие долговечность конструкции из-за интенсивной коррозии арматуры (бетона),

г)трещины  «обычные», не вызывающие опасения в надёжности конструкции.

Исследуя характер распространения и раскрытия видимых трещин, в большинстве случаев можно определить причину их образования, а также оценить степень опасного состояния конструкции.

Трещины от силового воздействия обычно располагаются перпендикулярно  действию главных растягивающих напряжений. Основные виды «силовых» трещин представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Усадочные трещины в плоских конструкциях распределяются хаотично по объему, а в конструкции сложной конфигурации концентрируется в местах сопряжения элементов (узлы ферм, сопряжение полки и ребёр в плитах, двутавровых балках и т.д.).  Трещины от коррозии вдоль корродируемых арматурных стержней.    

 

Трещина  в плитах перекрытия.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся случаи обнаружения трещин в железобетонных конструкциях эксплуатируемых

промышленных зданий. Перекрытия промышленных предприятий работают в сложных условиях, испытывая технологические перегрузки, ударные и вибрационные воздействия, разрушающие влияния технических масел и других агрессивных сред, что приводит к их быстрому износу, а следовательно, и появлению трещин. Рис.1

Как видно из рис.1 характер трещин, обусловленных силовым воздействием, зависит от статической схемы плиты перекрытия: вида и характера действующей нагрузки, способа армирования и соотношения пролётов. При этом трещины располагаются перпендикулярно главным растягивающим напряжениям. Причиной широкого раскрытия «силовых» трещин обычно является перегрузка плиты, недостаточное количество арматуры или неправильное её размещение (сетка смещена относительно нейтральной оси). Если ширина раскрытия трещины превышает 0,3 мм, плиты усиливают методом наращивания с дополнительном армированием. В местах приложения больших сосредоточенных сил усиливают зону, воспринимающую нагрузку, для чего используют различные распределительные устройства (стальные листы, балки, густоармированная набетонка и пр.)Трещины силового характера достаточно легко отличить от усадочных и вызванных коррозией арматуры.  Усадочные трещины при ширине раскрытия до 0,1 мм не опасны. Их обычно устраняют оштукатуриванием поверхности. Трещины от коррозии арматуры всегда опасны, поэтому арматуру в зоне трещин следует обнажить и произвести мероприятия по её защите.

Трещины в балках с обычным армированием.

Характерным для балок является образование нормальных (вертикальных) и наклонных (косых) трещин на боковой поверхности. Причём нормальные трещины возникают в зоне действия наибольших изгибающих моментов, а наклонные – в зоне действия наибольших касательных напряжений, в близи опор. Картина трещинообразования балок зависит  от статической схемы, вида поперечного сечения и напряжённого состояния.

Рис.2

На рис.2 показаны «силовые» трещины в однопролётной и многопролётной балках прямоугольного сечения. Характерно, что нормальные трещины имеют наибольшую ширину раскрытия у растянутой грани, в то время как наклонные – вблизи центра тяжести сечения. Нормальные трещины с шириной раскрытия более 0,5 мм обычно свидетельствуют о перегрузке балки или недостаточном её армирование продольной рабочей арматурой.     Наклонные трещины, особенно в зоне заанкеривания рабочей продольной арматуры, считаются наиболее опасными, так как могут привести к внезапному обрушению балки. Причиной образования и раскрытия наклонных трещин часто служит низкий класс бетона, большой шаг поперечной арматуры, низкое качество сварки поперечных и продольных стержней. Балки, имеющие наклонные трещины с шириной раскрытия более 0,4 мм, усиливают преднапряженными хомутами или стальной обоймой.

Способы залечивания трещин

Залечивания трещин в конструкциях обычно производят методом инъецирования (нагнетания) в них растворов. В зависимости от вида конструкции, формы и размеров дефектов инъецирование  осуществляют различными видами растворов, по названию которых  дают определения: силикатизация, битумизация, смолезация и цементация. Силикация состоит из двух этапов. На первом- через пробуренные в конструкции отверстия нагнетают жидкое стекло, которое, проникает через трещины  в тело конструкции , заполняет их, на втором – нагнетают раствор хлористого кальция , который, реагируя с жидким стеклом, образует труднорастворимый гидросиликат  кальция  и нерастворимый гель . Силикатизацию используют для залечивания трещин в конструкциях, работающих в агрессивных и слабоагрессивных средах. Битумизация заключается в нагнетании в конструкцию разогретого  до 200-2300С битума марки III. При этом конструкция должна иметь низкую влажность , чтобы не было парообразования. Битумизация не увеличивает прочности конструкции , однако она является хорошим средством повышения её водонепроницаемости и коррозийной стойкости. Смолезация состоит в нагнетании в трещины и пустоты компаудов эпоксидных смол, что является надежным способом повышения коррозийной стойкости и существенно увеличивает прочность конструкций. Цементация трещин представляет собой наиболее распространенный способ залечивания конструкций, при  котором используют цементную смесь разных составов в зависимости от ширины раскрытия трещин.  Цементную смесь готовят в портландцементе или тампонажном цементе марок 400 и 500, засыпаемых в воду с последующим интенсивным перемешиванием в течении 2-3мин. Готовую смесь процеживают через сито с ячейками 0,5-1мм. Смесь должна быть использована в течении 30 мин.  

Инъецирование трещин.

Процесс нагнетания смеси в залечиваемую конструкцию состоит из трех операций

- подготовка скважин

- установка и омоноличивание инъекционных трубок

- нагнетание смеси.

Подготовка заключается в расчистке и расширении участка конструкции с трещинами, где предполагают  установить трубки. При этом удаляют грязь, наплывы раствора и инородные включения. Количество подготавливаемых скважин определяют рабочей схемой из расчета не менее двух трубок в одну трещину. Глубина скважин должна составлять  50-70 мм, диаметр- 18-25мм. Скважины желательно делать под углом 600-800 к вертикальной поверхности, обеспечивая хорошее стекание смеси в дефектный участок. Инъекционные трубки заделывают в конструкцию цементным раствором состава  1/3 с осадкой конуса 2-3 см. При больших размерах трещин вокруг трубки укладывают пропитанной смолой или жидким стеклом паклю, которую плотно зачеканивают. Конец трубки должен выступать над поверхностью конструкции на 50-80 мм для крепления к ней штанги. На обработанном участке устанавливают не менее двух трубок в одну нагнетается смесь, а другая служит для контроля. Смесь нагнетают ручными специальными насосами . Рабочее давление при инъецировании раствора составляет 1-4атм. Инъекционные трубки извлекают из конструкции через 6 часов после окончания инъекции.  

Список литературы:

1. И.С. Гучкин. Восстановление эксплуатационных качеств железобетонных и каменных конструкций. Учебное пособие. Пенза-1991г.

Консультации технического отдела
+7-903-095-09-10 (Евгений)
Звоните в технический отдел в удобное для Вас время
gip@gip.su