книги / Обследование и реконструкция железобетонных и каменных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений

4. Недостаточная связь между бетоном разновременного произ­ водства может привести к изолированной работе элементов конст­ рукции, разделенных по линии стыка нового и старого бетона.

5. Возможность потери сцепления рабочей арматуры с бето­ ном при бетонировании монолитных железобетонных конструкций на недостаточно жесткой и зыбкой опалубке. В этом случае стерж­ ни арматуры во время уплотнения жесткого бетона образуют в бе­ тоне гнезда, диаметр которых больше диаметра самих стержней (рис. 1.5). Потеря сцепления арматуры с бетоном приводит к сни-

Рнс. 1.5. Дефект бетонирования (нарушение сцеп­ ления арматуры с бетоном) при использовании зыбкой опалубки

жению несущей способности и жесткости конструкции под нагруз­ кой.

6. Влияние низкой температуры. При понижении температуры наружного воздуха ниже 0°С процесс твердения бетона, уложенно­ го в этот период, значительно снижается или вовсе прекращается. У бетона, подвергнутого замораживанию в раннем возрасте, сни­ жается способность к росту прочности даже в условиях наступле­ ния положительной температуры.

Пониженная прочность монолитного бетона может служить причиной повреждений и даже'обрушений конструкций. В случае применения при зимнем бетонировании противоморозных добавок и добавок ускорителей твердения следует иметь в виду, что введе­ ние добавок, содержащих хлористые соли, приводит к коррозии ар­ матуры, а применение различных химических добавок в бетой не допускается в тех сооружениях, где возможно воздействие блуж­ дающих токов.

7. Влияние высокой температуры для монолитного железобето­ на проявляется в виде усадочных трещин, вызываемых слишком быстрым высыханием верхней поверхности бетона, а также воз­ можным. прекращением процесса схватывания цемента и тверде­ ния бетона.

21

3. Каменные конструкции

При возведении каменных конструкций в условиях строитель­ ной площадки могут иметь место отклонения в технологии и в пра­ вилах производства каменных работ, оказывающие негативное влияние на работу кладки под нагрузкой.

Отметим наиболее часто встречающиеся нарушения технологии возведения каменных конструкций:

1 . Н и з к о е к а ч е с т в о р а б о т :

отклонение от горизонтали и вертикали поверхностей, рядов кладки и углов элементов из-за слабого геодезического контроля; при допустимом отклонении по вертикали на один этаж 10 мм и не более 30 мм на все здание отмечаются отклонения в гораздо больших размерах; отклонение стен от вертикали приводит к об­ разованию эксцентриситета продольных усилий при снижении их несущей способности;

толщина горизонтальных и вертикальных швов в кладке превы­ шает допустимую толщину в 10— 12 мм; швы заполняются раство­ ром не полностью, что приводит в дальнейшем к перенапряжениям в конструкции, образованию трещин и возможному разрушению;

нарушение проектных требований перевязки швов и кладки как иа отдельных участках стен, так и в местах примыканий несущих пилястр к стенам или несущих поперечных стен к продольным сте­ нам приводит к образованию вертикальных трещин и отделению одного участка кладки от другого;

кладка столбов и узких простенков стен выполняется часто по многорядной системе перевязки в 5—6 рядов вместо требуемой трехрядной или цепной системы перевязки;

применение кирпича — половняка и кирпичного боя в несущих ответственных конструкциях, хотя это допускается только в клад­ ке забутовки и для малонагруженных элементов;

плохое сцепление кирпича с раствором, которое возникает по разным причинам, чаще всего в зимнее врехмя это укладка обледе­ невшего кирпича на неочищенную от снега поверхность; в жаркую летнюю погоду, наоборот, укладка в'дело чрезмерно сухого кирпи­ ча, который быстро забирает влагу из раствора и обезвоживает его. Обезвоженный раствор, .особенно цементный, практически нс имеет сцепления с кладкой и легко отделяется от кирпича, чторез­ ко снижает несущую способность конструкции.

2. О т к л о н е н и я от п р о е к т н ы х т р е б о в а н и й : применение кирпича и раствора меньшей марки и других видов

'(например, силикатного кирпича вместо глиняного) по сравнению с предусмотренными в проекте. Это происходит при отсутствии посто­ янного контроля за прочностью кирпича и раствора со стороны строительных лабораторий и может привести к существенному сни­ жению несущей способности стен, простенков, столбов. Возможное снижение несущей способности при снижении прочности кирпича и раствора показано на рис. 1.6, а\

нарушение требований проекта при возведении армокаменных

22

а

юо%

■6

100%

Рис. 1.6. Диаграмма снижения несущей способности кирпичной кладки: а —при снижении марок кирпича и раствора; б — при нарушении правил армирования; 1 — при проектных марках кирпича и раствора; 2 — при снижении марки кирпича на одну марку; 3 — при снижении прочности кирпича на од­ ну марку» а раствора — на две марки; 4 — при снижении прочности кирпича и раствора на две марки; 5 — при проектном армирова­ нии; 6 — при пропуске одной сетки; 7 — при

пропуске двух сеток

конструкций с поперечным сетчатым армированием: чаще всего сводится к увеличению шага сеток по высоте стен и столбов сверх до­ пустимого, равного 40 см. На диаграмме (рис. 1.6, б) приведено снижение несущей способности кирпичной кладки при дефектах армирования;

анкерные металлические связи в углах здания или в местах примыкания внутренних стен к наружным либо вообще не уста­ навливаются, либо не заделываются на требуемую длину 1 м, счи­ тая от внутреннего угла; отсутствие связей или малая их анкеров­ ка приводят к образованию вертикальных трещин, отделяющих бо­ лее нагруженные стены от менее нагруженных;

23

отсутствие опорных железобетонных подушек в местах переда­ чи на кладку больших сосредоточенных нагрузок (под опорами стропильных балок и прогонов, под ребрами плит покрытия и др.) или установка опорных подушек, не содержащих арматуры, с воз­ можным их раздавливанием и последующим разрушением распо­ ложенной под ней кирпичной кладки (см. рис. 1.4);

загружение каменных конструкций постоянной нагрузкой до достижения кладкой необходимой прочности; возможность или не­ возможность загружения кладки до набора раствором проектной прочности, особенно при внецентренном сжатии, должно быть ого­ ворено в проекте и строго соблюдаться при производстве работ, так как при недостаточной прочности кладки возможно ее разру­

применение раствора для зимней кладки методом заморажива­ ния без подогрева и без химических добавок, снижающих темпера­ туру замерзания раствора, что не позволяет раствору набрать до замерзания даже минимальную, прочность, в связи с чем в период первого оттаивания в конструкциях возникает неравномерная осад­ ка при резком снижении прочности кладки;

использование раствора, доставленного в самосвалах, после длительного открытого хранения раствора на строительном объек­ те, после разбавдения частично смерзшегося раствора дополни­ тельным количеством воды для придания ему пластичности;

невыполнение мероприятий по обеспечению устойчивости и уси­ лению несущих конструкций в период первого оттаивания во избе­ жание перегрузок, а также мероприятий по предупреждению пос­ ледствий перераспределения нагрузок на конструкции и связанно­ го с этим возможного появления деформаций в здании при нерав­ номерном оттаивании различных конструктивных элементов.

1.4. ВЛИЯНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА РАБОТУ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИИ

1. Влияние нефтепродуктов на прочность бетона

По механизму своего воздействия на растворы и бетоны угле­ водородные нефтяные среды рассматриваются как адсорбционно­ активные, при действии которых большую роль играют содержа­ щиеся в них малые добавки поверхностно-активных веществ в ви­ де высокомолекулярных полярных смол.

В зависимости от вязкости адсорбционно-активной среды мигра­ ция ее в поровое пространство цементного камня или бетона осу­ ществляется по капиллярам различных диаметров с различной скоростью. Скорость заполнения пор и капилляров , цементного камня и бетона, свободных от жидкой фазы, достаточно велика. Цо ввиду того, что большее количество капилляров в цементном кам­ не и бетоне заполнено жидкой фазой, проникновение углеводород­

24

Время воздействия минеральных масел на бетон, ц

Рис. 1.7. Снижение прочности бетонов под воздействием мине­

тактную зону растворной части бетона с крупным заполнителем, а также на контактную зону цементного камня и мелкого запол­ нителя, поэтому для изготовления бетона, на который в процессе эксплуатации возможно попадание минеральных масел, рекомен­ дуется применять составы с повышенным содержанием цемента.

Экстренное определение прочности промасленного бетона ре­ комендуется осуществлять по формуле

II Л)

где t — продолжительность воздействия минеральных масел на бетон, годы; Ro — первоначальная прочность бетона, МПа; 0,1 — ко­

эффициент, показывающий интенсивность снижения прочности во времени при обильном попадании масла на бетон.

Формулу можно применять в течение 7—8 лет после 'начала пропитки бетона маслами. В более продолжительные сроки воз­ действия масел на бетон прочность его ориентировочно следует считать 1/3 первоначальной. Использовать формулу рекомендуется при обильном попадании масел на бетон и железобетон (постоян­ ное просачивание масел через конструкции, скопление их на пере­ крытиях, частые проливы и т. п.).

При периодическом попадании масел на конструкции (1—2 раза в*год) прочность промасленного бетона определяется по формуле

Формула справедлива при воздействии •►масел в течение 25—30 лет. В более продолжительные сроки прочность рекомендуется принимать равной 1/3 первоначальной.

26

При однократной пропитке бетона маслами или очень редком попадании их на бетой (раз в 5— 10 лет) можно считать, что проч­ ность практически не снижается.

Формулы (1.1) и (1.2) предполагают линейную зависимость, по­ казанную на рис. 1.7 пунктирной линией, в период 7 лет, по истече­ нии которого снижение прочности бетона прекращается.

При воздействии' на пропитанный маслом бетон динамических воздействий с частотой «= 100 . . . 1000 циклов в 1 мин и с раз­ личными коэффициентами асимметрии разрушение наступает на 1—3 порядка быстрее по сравнению с непропитанным.

2. Влияние воздействия нефтепродуктов на сцепление арматуры с бетоном

Сцепление бетона с арматурой периодического профиля уменьчальные сроки воздействия минерального масла с последующей его стабилизацией.

Сцепление бетона с арматурой периодического профиля умень­ шается значительно медленнее. Однако к 6—7 годам выдержива­ ния образцов в масле сила сцепления полностью стабилизируется, при этом потеря силы сцепления достигает 60%.

На рис. 1.8 представлены зависимости сцепления от времени хранения образцов в масле и других видах нефтепродуктов.

Р1ндустриальное масло И-30 и компрессорное 12м снижают сцепление бетона с арматурой практически так же, как и масло И-20.

Бензин и керосин не уменьшают сцепления бетона с арматурой периодического профиля. Однако керосин снижает сцепление бе­ тона с арматурой гладкого профиля почти на 50%, а дизельное топливо —■на 17% со стержнями периодического профиля и на 53% — со стержнями гладкого профиля.

Кинетика потери прочности бетона во времени качественно сог­ ласуется со снижением сцепления бетона с арматурой при дли­ тельном воздействии минеральных масел. Ослабление сцепления арматуры периодического профиля с промасленным бетоном обус­ ловлено снижением прочности бетона. Этим объясняется и то, что потеря сцепления со стержнями периодического профиля происхо­ дит значительно медленнее, чем промасленного бетона с гладкими стержнями. При воздействии бензина и керосина сцепление бето­ на с арматурой периодического профиля не уменьшается, так как указанные нефтепродукты не влияют на прочность бетона. Незна­ чительная потеря сцепления бетона, пропитанного дизельным топ­ ливом, с арматурой периодического профиля объясняется тем, что оно снижает прочность бетона примерно в 2 раза меньше, чем ми­ неральные масла. Сцепление бетона, пропитанного дизельным топ­ ливом или керосином, с гладкой арматурой падает в 2 раза.

Все минеральные масла влияют на потерю сцепления бетона с арматурой периодического профиля практически, одинаково, так как сцепление в данном случае зависит от прочности промасленно-

27

а

Рис. 1.8. Влияние нефтепродуктов на сцепление бетона с арма­ турой: а — в зависимости от времени хранения образцов в масле; б — от вида нефтепродукта н времени; 1 — стержни периодического профиля; 2 — гладкие стержни; 3 — снижение прочности бетона; 4, 5,

го бетона, а все масла снижают прочность бетона в одинаковой степени.

Стабилизация сцепления наблюдается к 6—7 годам выдержи­ вания, а снижение сцепления достигает 60—70%.

Оценку прочности сцепления пропитанного маслом бетона с арматурой периодического профиля в зависимости от времени мож­ но выполнять по формуле

первоначальная прочность сцепления (перед пропиткой маслом); 0,1 — коэффициент интенсивности снижения прочности сцепления во времени-при обильном попадании масла на конструкцию; t —•

продолжительность воздействия минеральных масел на конструк­ цию (в годах). Формула (1.3) справедлива в течение 7—8 лет пос­ ле начала воздействия масел:

В более отдаленные сроки прочность сцепления промасленного бетона с арматурой ориентировочно следует принимать равнойод­ ной трети от первоначальной.

1.5. ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО СРОКА ВОЗВЕДЕНИЯ ИЛИ ПЕРЕРЫВАВ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ОБЪЕКТОВ БЕЗ НАДЛЕЖАЩЕЙ КОНСЕРВАЦИИ КОНСТРУКЦИЙ НА ИХ ПОСЛЕДУЮЩУЮ РАБОТУ

При длительном (многолетнем) сроке возведения или при пере­ рыве в строительстве объектов незащищенные строительные кон­ струкции подвергаются атмосферным и климатическим воздейст­ виям.

Основными негативными, факторами, влияющими на состояние конструкций, являются осадки в виде дождя и снега и поперемен­ ное воздействие положительных и отрицательных температур.

Наибольшее повреждение железобетонные и каменные конст­ рукции при этом получают на незавершенном строительстве при отсутствии на объекте кровельного покрытия, в этом случае кон­ струкции при дожде замачиваются на всех этажах здания, а высы­ хание их продолжается длительное время.

Для железобетонных конструкций, оставленных при перерывах в строительстве без надлежащей защиты и консервации, характер­ ны следующие повреждения:

коррозия открытых стальных закладных деталей (при длитель­ ном увлажнении коррозии подвергаются даже оцинкованные зак­ ладные детали);

коррозия выходящих наружу из изделий выпусков арматуры в местах расположения стыков элементов и последующее распрост­ ранение коррозии по арматурным стержням вглубь бетона;

коррозия арматуры в сетках и каркасах, расположенных у ниж­ них граней элементов вследствие просачивания воды сквозь толщу бетона до арматурных стержней при длительном замачивании вер­ хней поверхности конструкций;

29

развитие усадочных трещин, расположенных обычно вдоль ар­ матурных стержней, по ширине их раскрытия и глубине проник­ новения в бетон вследствие разрушения бетона в зоне трещин изза увеличения объема воды, попавшей в трещину, при замерзании, а также при последующем развитии коррозии арматуры; при дли­ тельном увлажнении и многоцикловом замораживании и оттаива­ нии защитный слой бетона вдоль усадочных трещин разрушается;

многократное замораживание и оттаивание увлажненного бе­ тона (особенно на верхней горизонтальной поверхности) приводит к деструктивным процессам сначала по поверхности (шелушение, образование лещадок), а потом и в толще сечения;

коррозия бетона, проявляющаяся в вымывании мягкой дожде­ вой водой растворимой составляющей части цементного'камня — гидрата окиси кальция и последующем снижении его прочностных характеристик. Внешним признаком коррозии данного вида явля­ ется появление на наружной поверхности железобетонного или бе­ тонного элемента белых хлопьев (это наиболее характерно для мо­ нолитного бетона, имеющего обычно меньшую степень уплотнения);

образование трещин в бетоне стенок каналов и технологичес­ ких пустот при попадании в них и последующем замерзании там воды от дождя и таяния снега (в практике строительства известны многочисленные случаи такого повреждения многопустотных плит перекрытий, когда в пустоты плит сквозь отверстия для монтаж­ ных петель проникала вода и, увеличиваясь в объеме при замер­ зании, разрывала бетон по нижней поверхности изделий);

биологическое повреждение бетона, возникающее при прорас­ тании на увлажненной и загрязненной поверхности семян различ­ ных грибков, мхов, трав и даже кустарников и древесных пород, за­ несенных туда ветром, с разрушением бетона их корневой системой; повреждение бетона £а счет воздействия на него агрессивной

воздушной среды и кислотных осадков.

Повреждения каменных конструкций, оставленных без консер­ вации при длительном перерыве в строительстве, вызываются теми же причинами и факторами, чт-о и для железобетонных конструкций.

При этом наиболее часто встречаются такие повреждения: разрушение поверхностных слоев кладки под воздействием по­

переменного замораживания и оттаивания при значительном их увлажнении атмосферными осадками; замачивание вертикальных плоскостей кладки недостроенных стен происходит из-за отсутст­ вия водоотвода с кровли или отсутствия карнизной части стены, а также при косых дождях;

выветривание и разрушение кирпича и растворных швов; развитие микро- и макротрещин в материалах каменной клад­

ки за счет температурных воздействий окружающей среды; повреждение камней и раствора в швах каменной кладки за

счет развития корневой системы низших и высших представителей флоры (мхи, лишайники, травы, кустарники);

повреждение материалов каменной кладки при агрессивном воздействии окружающей воздушной среды и кислотных осадков.

30