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

Гл ава 2

КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ И ПОВРЕЖДЕНИЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ И КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ И ПОВРЕЖДЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИИ

Под дефектом понимается любое отклонение от проекта или стандарта, превышающее нормированное допускаемое отклонение.

Таким образом' дефектами являются: отклонения в качествен­ ных показателях бетона, толщины защитного слоя, геометрических размерах конструкций и узлов их сопряжений и т. д. Дефекты фор­ мируются при изготовлении и монтаже конструкций.

В процессе эксплуатации конструкций формируются поврежде­ ния — отклонения от исходного состояния, превышающие установ­ ленные допускаемые величины: появление трещин там, где они не­ допустимы или чрезмерное раскрытие трещин, чрезмерные проги­ бы, уменьшение по тем или иным причинам прочности бетона или размеров поперечных сечений и т. д. Дефекты должны выявляться при изготовлении и монтаже конструкций. Строго говоря, в соста­ ве з’даний не должно быть дефектных конструкций и при обследо­ вании должны выявляться повреждения. Однако зачастую при эксплуатации зданий и сооружений в их конструкциях имеют мес­ то дефекты и повреждения, поэтому при дальнейшем изложении материала не выдержана терминологическая строгость — и дефек­ ты и повреждения называются «дефектами».

В научной, справочной и нормативной литературе существуют различные подходы к классификации дефектов и повреждений зда­ ний, сооружений и их конструкций. Наиболее объемлющая класси­ фикация представлена в [2, 45].

Причинами появления дефектов могут быть: ошибки проекти­ рования; дефекты материалов; технология, изготовления и монта­ жа. К этому перечню следует добавить условия эксплуатации, так как для производственных зданий неправильная эксплуатация, включая нарушения, приводящие к коррозии бетона, арматуры и закладных деталей и перегрузку конструкций, является часто пов­ торяющейся причиной возникновения дефектов.

31

Для производственных зданий, как правило, используются ти­ повые конструкции или конструкции разрешенные к применению наряду с типовыми. Эти конструкции в процессе своего создания проходят тщательную экспериментальную проверку. Поэтому по­ явление в них дефектов, вызванных ошибками проектирования, практически исключено. Что касается экспериментальных конст­ рукций, то они обычно находятся под наблюдением, авторов проек­ тов, и дефекты, вызванные недостатком проектирования, обычно своевременно выявляются.

К дефектам проектирования могут быть отнесены дефекты, по­ являющиеся в результате несоответствия фактической схемы рабо­ ты конструкций в составе здания схеме, принятой при проекти­ ровании и экспериментальных исследованиях.

Использование материалов, не отвечающих предъявляемым к ним. требованиям, приводит к дефектам, не зависящим от вида кон­ струкций. К числу этих дефектов и причин их появления, могуг быть отнесены трещины, возникающие в результате повышенной усадки бетона, пониженная прочность и стойкость бетона из-за низ­ кого качества составляющих или неправильного подбора состава, повышенная хрупкость (в том числе плохая свариваемость) и по­ вышенная хладноломкость арматурных сталей, а также ее пони­ женная коррозионная стойкость.

Технологические дефекты очень разнообразны и зависят от значительного количества факторов и, прежде всего, от таких, как геометрическая форма и размеры конструкции, особенности арми­ рования, для предварительно-напряженных конструкций — техно­ логии натяжения и отпуска натяжения арматуры, конструкции опа­ лубочных форм, способа укладки и уплотнения бетона, способа и режима тепловлажностной обработки, профессионального уровня изготовителей и качества их труда, способа транспортировки и монтажа. Причины появления технологических дефектов в железо­ бетонных конструкциях и их влияние на работу в стадии эксплуа­ тации отр'ажены в [3, 45] и др. При изготовлении конструкций воз­ можно образование различных видов трещин. Помимо технологи­ ческих трещин при изготовлении могут возникнуть дефекты, не имеющие внешнего проявления, но которые при эксплуатации бу­ дут способствовать появлению дефектов, выявляемых визуально. Например, заниженная толщина защитного слоя может привести к коррозии арматуры и появлению трещин, направленных вдоль арматуры. Кроме этого, к наиболее характерным дефектам сбор ных железобетонных конструкций, выпускаемых заводами, следует отнести: несоответствие арматурных стержней проекту по диамет­ рам, количеству или классам стали; снижение классов бетона про­ тив проектных; пропуски закладных деталей; несоотретствие про­ ектному положению или отсутствие выпусков арматуры в стыко­ вых узлах сопряжения элементов.

Наиболее часто встречающимися случаями отступлений от тех­ нических условий монтажа конструкций являются:

отклонение от вертикальности установленных колонн;

32

несовпадение оголовков колонн в стыках; смещение колонн, ригелей, балок и ферм и т. п. с оси;

несоблюдение высотных отметок колонн и их консольных выс­ тупов;

недостаточные длины опирания элементов; непроектное расположение плит по маркам в различных зонах

покрытий и перекрытий, их зазоров в стыках, отсутствие связыва­ ющих деталей;

нарушение последовательности монтажа сборных элементов и в результате этого образование в них недопустимых по раскрытию трещин и прогибов, их смещения и подвижки;

низкое качество монтажных соединений и последующей их за­ делки, некачественное выполнение сварных соединений;

механические повреждения в виде трещин и сколов бетона и др. К наиболее серьезным дефектам, возникающим при неправиль­ ной эксплуатации конструкций и от агрессивного воздействия про­

изводственной среды, относятся:

потеря поверхностными слоями бетона конструкций защитных свойств по отношению к арматуре;

коррозия арматуры и отслаивание в связи с этим бетонных за­ щитных слоев;

образование в элементах конструкций различных трещин; растрескивание или шелушение растворной части, нарушение

ее связи с крупным заполнителем бетона, снижение прочности бе­ тона; появление на поверхности бетона высолов;

потеря бетоном прочности в результате его пересушивания, дли­ тельного воздействия машинного масла и т. п.;

расстройство стыков подкрановых балок и частичное разруше­ ние их полок и ребер;-

нарушение температурных швов и элементов их конструкций; вибрация конструкций; биоповреждения конструкций; разрушение защитных покрытий;

механические повреждения от нарушения правил эксплуатации— пробивка отверстий, проемов с обнажением и вырезкой арма­ туры и механическим повреждением бетона, обнажение арматуры для крепления оборудования, образование трещин и сколов бето­ на от ударов при перемещениях грузов и при работе оборудования.

Наиболее характерным нарушением условий эксплуатации про­ изводственных зданий является протечка кровли, в результате че­ го происходит карбонизация бетона плит покрытия, потеря бето­ ном защитных свойств, коррозия арматуры и появление трещин, направленных вдоль арматурных стержней. Иногда при плоских и малоуклонных кровлях службы эксплуатации используют пова­ ренную соль для уменьшения наледи. При плохом состоянии кров­ ли это ведет к разрушению бетона плит.

К числу нарушений условий эксплуатации необходимо отнести перегрузку конструкций за счет увеличения статических и ди­ намических технологических нагрузок или их приложения в мес­

тах, не предусмотренных проектом. Наиболее характерно превы­ шение крановых (особенно горизонтальных) нагрузок, а также нагрузок на покрытие за счет технологической пыли.

К числу нарушений условий эксплуатации можно отнести так­ же температурные воздействия при пожарах. В настоящем посо­ бии не рассматриваются дефекты, специфичные для воздействия высоких температур.

Без привязки к виду конструкций дефекты могут классифици­ роваться:

по виду дефекта; по периоду работы конструкции, в которой появился дефект;

по причине появления дефекта; по степени влияния (опасности) дефекта.

Как отмечалось, в данном пособии рассматриваются только де­ фекты, выявляемые визуально: не предусмотренные проектом тре­ щины, повреждения в виде сколов, раковин, чрезмерные прогибы, недостаточность опирания, нарушения стыков и т. п.

Дефекты могут появляться на различных этапах работы конст­ рукций (при изготовлении, транспортировании и монтаже, эксплу­ атации), при этом возможна «цепная реакция»: дефекты, появля­ ющиеся на начальной стадии работы, могут вызывать дефекты на последующих стадиях.

Следует обратить внимание на то, что условия изготовления и эксплуатации конструкций столь многообразны, что приведенные сведения о причинах появления дефектов наиболее возможны, но не исчерпывают всех случаев.

Редким, но очень опасным общим дефектом является обрыв преднапряженной арматуры при изготовлении. Общими также являются дефекты, связанные -со свойствами арматурных сталей: хладноломкость, пониженная коррозионная стойкость и т. п., а так­ же дефекты, вызванные коррозией бетона.

В железобетонных конструкциях может иметь место значитель­ ное по характеру многообразие трещин. При этом трещины во многих случаях не только допустимы, но и свидетельствуют о нор­ мальной работе конструкций. В целом же ряде случаев трещины являются признаком неблагополучного состояния конструкций, .в результате изменения условий работы их элементов и сечений.

Необходимо различать трещины технологического происхоледе­ нил, трещины, возникающие при транспортировании, складирова­ нии, монтаже, а таклее появившиеся в процессе эксплуатации.

Технологические трещины возникают при резком релсиме про­ грева, а таклее при неодинаковой температурной деформации ме­ таллической формы и свежего бетона, либо в свелеем бетоне при раннем снятии конструкции с формы. Обычно они возникают в мес­ тах увеличения толщины конструкции либо в узлах пересечения ее элементов. Особенно опасны технологические трещины в зоне ан­ керовки предварительно-напряженной арматуры, что мол<ет при­ вести к потере ее сцепления с бетоном.

Трещины и другие дефекты, вызванные неправильной трацепор-

34

тировкой, складированием и монтажом можно распознать, если они располагаются на тех участках конструкции, где они не могут образоваться под действием эксплуатационной нагрузки, напри* мер, поперечные трещины в сжатых элементах. D табл. 2.1. приве­ дены наиболее характерные дефекты железобетонных конструкций.

Окончание табл. 2.1

2.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕФЕКТОВ И ПОВРЕЖДЕНИИ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИИ

Дефекты и повреждения каменных конструкций можно клас­ сифицировать по следующим признакам:

1. По происхождению дефектов и повреждений:

а) ошибки проектирования: неправильный учет действующих нагрузок (перегрузка в результате накапливания снега, наледи, производственной пыли и др.); неудачное конструктивное решение узлов сопряжения; потеря устойчивости из-за недостаточного коли­ чества связей; неучтенный эксцентриситет приложения нагрузки; неполная информация по инженерно-геологической оценке грунтов основания;

б) низкое качество материалов: искривление граней кирпича; некачественный обжиг кирпича, отклонения в раз.мерах; трещино-

37

ватость кирпича, низкая морозостойкость кирпича и раствора; снижение марок кирпича и раствора против проектных требований;

в) низкое качество выполнения работ: нарушение горизонталь­ ности, толщины швов и правил их перевязки; отклонение несущих стен и столбов от вертикали;

г) неудовлетворительные условия эксплуатации: замачивание, попеременное замораживание и оттаивание при увлажнении, агрес­ сивное воздействие окружающей среды;

д) неравномерные осадки оснований под фундаментами стен и столбов, вызванные недостаточным изучением инженерно-геологи­ ческих и гидрологических изысканий; нарушением технологии про­ изводства земляных и строительных работ, ошибками на стадии проектирования объекта, нарушением норм и правил технической эксплуатации здания.

2..По времени проявления:

в период строительства; при длительном, перерыве в строительстве без проведения над­

лежащей консервации конструкций и объекта в целом; в период плановой эксплуатации; после выработки сроков эксплуатации.

3. По способам обнаруоюения:

явный дефект, обнаруживаемый при визуальном наблюдении конструкций;

скрытый, предполагаемый дефект, выявляемый с применением известных методов, средств и правил, предусмотренных в норма­ тивной и справочной литературе и апробированный в других ана­ логичных условиях;

скрытый дефект, для выявления которого не предусмотрены со­ ответствующие правила, методы, средства.

4. По степени повреокдения:

незначительная степень повреждения — несущая способность кладки снижена в пределах от 0 до 5%, проведение усилений не требуется;

слабая степень повреждения — несущая способность снижена до 15%, усиление требуется при наличии трещин (при отсутствии трещин и других видимых повреждений усиление требуется, если величина действующей нагрузки превосходит несущую способность с учетом пониженной прочности материалов конструкции); при на­ личии трещин, сколов и других повреждений, снижающих несущую способность конструкции на 15% и более, усиление необходимо не­ зависимо от величины действующей нагрузки;

средняя степень повреждения при снижении несущей способ­ ности до 25%, усиление обязательно;

сильная степень повреждения — несущая способность снижена до 50%, усиление обязательно;

аварийная степень повреждения — несущая способность сни­ жена свыше 50%, необходимость усиления или разборки с заме­ ной определяется технико-экономическим обоснованием.

38

5. По возмооюности устранения дефекта или повреждения:

устранимые дефекты и повреждения, устранение которых техни­ чески возможно и экономически целесообразно;

□ П О D Ь L ! □ □ О

□□л'лдсха □ □

□Р р р д Ъ Ц р □

□□□□□□□ар

□ □ □ □ □ □ п с ' р

□ □□□□□□сГр'/

□ □□а и р □□□

Рис. 2.1. Виды расположения трещин в кладке стен здания и причины их возникновения: а — на-

личне слабого грунта под средней частью здания; б — то же у торца здания: в — наличие твердого включения в грунте под средней частью здания; г — просадка час­ ти здания; д — разные давления по обе стороны от ли­ нии пристройки

39

неустранимые дефекты и повреждения, устранение которых тех­ нически невозможно или экономически нецелесообразно.

6. По видам дефектов и повреждений:

повреждения, вызванные деформациями стен; повреждения, вызванные отколами, раковинами, выбоинами й

другими нарушениями сплошности; повреждения, связанные с увлажнениями и возможными обмер­

заниями кладки стен; повреждения защитных и отделочных слоев каменной кладки;

повреждения, вызванные нарушением основного материала стен в виде трещин в камне, расслоения кладки, структурных и хими­ ческих изменений в камне и растворе.

Подробные характеристики дефектов и повреждений каменной

40