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

укладка и уплотнение бетона.

Данные о нагрузках, усилиях и. расчетной схеме используются при выборе расположения участков для контроля прочности бето­ на, размещения и количества арматуры.

При ознакомлении с технической документацией по изготовле­ нию и условиям изготовления конструкций надо попытаться устано­ вить порядок бетонирования и места приостановки при бетониро­ вании для монолитных конструкций, а для сборных конструкций — условия их изготовления (в закрытом цехе или на полигоне), после­ довательность монтажа, время года изготовления и возведения, сос­ тав бетонной смеси, данные о качестве заполнителей и цемента, ус­ ловия твердения бетона, фактические значения передаточной, от­ пускной и проектной прочности бетона, случаи замены проектных диаметров и классов арматуры. Если при изготовлении конструк­ ций использовался статистический метод контроля прочности бе­ тона, целесообразно ознакомиться с величинами коэффициентов из­ менчивости прочности бетона. Если при изготовлении для система­ тического контроля использовались неразрушающие методы конт­ роля прочности бетона, можно воспользоваться ранее построенной градуировочной зависимостью для контроля прочности бетона с привязкой ее к условиям испытаний при обследовании.

При ознакомлении с условиями эксплуатации устанавливается наличие таких факторов, как попеременное замораживание и от­ таивание, воздействие высоких температур, присутствие агрессив­ ных по отношению к бетону и арматуре компонентов среды, имев­ ших место ремонтах и усилениях конструкций.

Выявляется наличие не учтенных при расчете конструкций наг­ рузок и возможность их'перегрузок, и на основании этого устанав­ ливается необходимость определения фактически действующих наг­ рузок.

Обследование конструкций подлежащих строительной реконст­ рукции зданий и сооружений должно выполняться на основе техни­ ческого задания, составляемого предприятием-заказчиком, в ко­ тором должны быть указаны основные требования к конструкциям в связи с намечаемой реконструкцией, в частности, новые техноло­ гические нагрузки, воздействия, требуемые габариты помещений и т. н.

Как правило, техническое задание содержит следующие разде­ лы: обоснование для выполнения работы; цели и задачи.работы; состояние вопроса; состав работы; краткое содержание отчетных материалов; обязанности заказчика.

Обследования железобетонных конструкций подразделяются на предварительное (общее) и детальное (техническое).

Обследование каменных конструкций производственных и граж­ данских зданий и оценка их технического состояния, как и железо­ бетонных конструкций, также выполняется обычно в два этапа, включающие: предварительное визуальное обследование и деталь­ ное инструментальное. Кроме этого, производится отбор ц испыта­ ние образцов материалов [41].

3.2.ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ

1.Цель и методы проведения предварительного обследования

Предварительное визуальное обследование проводится с целью ознакомления с сооружением в целом и получения первого впечат­ ления о состоянии конструкций, выяснения необходимости выпол­ нения временных креплений для предотвращения обрушения кон­ струкций в аварийных ситуациях, а также для уточнения условий проведения обследований (доступ к конструкциям, необходимость установки подмостей и лестниц, необходимость очистки поверхности элементов от копоти и штукатурки и т. п:). При визуальном обсле­ довании используют простейшие инструменты и приборы — отве­ сы, ватерпасы, полевые бинокли, зрительные трубы, мерительные стальные линейки и т. п. С целью упорядочения выполнения работ при проведении общих обследований объект (цех, сооружение) раз­ бивается на зоны (участки) по следующим основным признакам [46]:

а) виду конструкций (фундаменты, монолитное перекрытие, по­ крытие из сборных панелей и т. д .);

б) особенности эксплуатации (над источниками теплоизлучения, вблизи источников увлажнения, проливов технологических раство­ ров, расположения вытяжных зонтов и т. д .).

При отсутствии каких-либо необходимых материалов делаются запросы в соответствующие организации, архивы. Составляется ка­ лендарный' план и подробная программа проведения всей работы.

В первую очередь осмотру подлежат конструкции, внушающие опасения. При затрудненном доступе к конструкциям предвари­ тельный осмотр можно проводить с помощью бинокля, имеющего 8— 12-кратное увеличение. При хорошем освещении можно с рас­ стояния 8— 10 метров увидеть трещины с шириной раскрытия 0,3— 0,4 мм.

Об аварийном состоянии конструкций могут свидетельствовать различные признаки, например:

наличие полностью или частично разрушенных участков; разрывы арматуры в растянутых элементах; сколы бетона в сжатых элементах с выпучиванием арматуры; смещение элементов с разрушением узлов;

просадка опоры в статически неопределимой конструкции; трещины в бетоне с чрезмерным раскрытием (более 0,5 мм)\

особенно трещины, пересекающие зону анкеровки напряженной ар­ матуры, трещины от главных растягивающих напряжений, наклон­ ные трещины в приопорных зонах элементов;

относительные прогибы конструкций при наличии других де­ фектов, превышающие для преднапряженных стропильных ферм — 1/700, балок — 1/300, плит перекрытий и покрытий — 1/150;

повреждения железобетонных конструкций от воздействия высо­ ких температур (изменение цвета бетона, нарушение сцепления бе­ тона с арматурой);-

52

коррозионное разрушение арматуры и бетона от воздействия агрессивных сред (потеря прочности н разрыхление бетона, обра­ зование слоя ржавчины и уменьшение сечения арматуры вплоть до полного ее уничтожения);

размораживание и выветривание кладки на глубину 50% тол­ щины стены и более.

Недавно возведенные конструкции могут прийти в аварийное состояние вследствие неправильного монтажа, несоответствия дей­ ствительной статической работы конструкций расчетным пред­ посылкам,' например:

демонтажа или разрезки крестовых связей при установке обо­ рудования и прокладке трубопроводов, вследствие чего покрытие может потерять устойчивость;

подведения под изгибаемую конструкцию дополнительной опо­ ры, вследствие чего в сжатой зоне могут возникнуть растягивающие усилия;

подвески к конструкции грузов или оборудования в неподходя­ щем длй этого месте, что может вызвать сколы, появление трещин и другие нежелательные последствия.

Вышеперечисленные воздействия на конструкции могут привес­ ти к предаварийному состоянию не сразу, а при каком-либо допол­ нительном нагружении конструкций, например, при ураганном вет­ ре или снеговой нагрузке. Изменившаяся статическая схема конст­ рукции не позволяет ей воспринять дополнительную нагрузку и мо­ жет иногда привести к серьезным последствиям.

При выявлении участков конструкций с повышенным коррози­ онным износом, связанным с местным (сосредоточенным) воздей­ ствием агрессивных агентов, рекомендуется в первую очередь об­ ращать внимание на следующие элементы и узлы конструкций:

опорные узлы стропильных и подстропильных ферм, вблизи ко­ торых расположены водоприемные воронки внутреннего водостока; верхние пояса ферм в узлах присоединения к ним аэрационных

фонарей, стоек ветроотбойных щитов; верхние пояса подстропильных ферм, вдоль которых располо­

жены ендовы кровель; опорные узлы ферм, находящиеся внутри кирпичных стен;

верхние части колонн, находящиеся вблизи внутренних водосто­ ков и вдоль ендов;

участки или ветви колонн, находящиеся внутри кирпичных стен; низ и базы колонн, расположенные на уровне или ниже уровня пола, в особенности при мокрой уборке пыли в помещении (гидро­

смыве) ; участки колонн многоэтажных зданий, проходящие через пере­

крытие, в осрбенности при мокрой уборке пыли в помещении; участки плит покрытия, расположенные у вентшахт, вдоль ен­

дов, у. воронок внутреннего водостока, в зонах примыкания к на­ ружным стенам, у наружного остекления и торцов фонарей, тор­ цов здания.

Результаты визуального осмотра железобетонных конструкций

53

фиксируют в виде карты дефектов, нанесенных на схематические планы или разрезы здания или в виде таблиц с условными обозна­ чениями основных дефектов, приведенными в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Условные обозначения и характеристики дефектов

54

Прогиб перекрытия, мм

Окончание табл. 3.1

Т — технологические'

й

Выпучивание отдельных арматурных стержней; / — протяженность

цент повреждения по поверхности заклад­ ной детали

ъ / /

Нарушение анкеровки закладных деталей

Отсутствие приварки закладных деталей

56

В процессе предварительного визуального обследования следует провести простейшие испытания и измерения для получения допол­ нительных данных о состоянии конструкций (ориентировочная оценка прочности бетона, измерение ширины раскрытия и глубины наиболее характерных трещин, оценка плотности бетона и т. п.).

Ширину раскрытия трещин замеряют в местах максимального раскрытия, на уровне растянутой продольной и поперечной арма­ туры.

Протяженность трещин измеряют с помощью миллиметровок линейки, а ширину раскрытия — шаблонными .толщиномерами, градуированными лупами с 4-кратным увеличением или меритель­ ным микроскопом с 24-кратным увеличением. Для повышения точ­ ности отсчета между объектом и окуляром микроскопа целесооб­ разно устанавливать трубку длиной 100 мм.

Глубину трещин можно определить с помощью игл и тонких проволочных щупов, ультразвуковым импульсным методом, а так­ же по формуле

где V — скорость ультразвука в ненарушенном бетоне; t п t\ — время распространения ультразвукового сигнала на базе X см со­

ответственно на участке без трещин и с трещиной (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Определение глубины трещин ультразвуковым методом

В случае, если непосредственно измерить ширину раскрытия силовых трещин на уровне арматуры изгибаемых элементов зат­ руднительно, допускается вычислять ее по формуле

где a maxcrc — ширина трещины на поверхности в месте максималь­ ного раскрытия; h — высота элемента; — толщина защитного

слоя бетона.

Для наблюдения за развитием трещин в железобетонных эле­

57

ментах во времени наряду с установкой гипсовых маяков примени* ются различного рода приспособления, в частности щелемеры, зак­ репляемые с помощью дюбелей.

При наличии на поверхности конструкций штукатурки, побел­ ки, масляной краски, копоти, пыли и других наслоений обследова­ ние усложняется, так как видимые трещины могут быть усадочны­ ми в .нанесенном материале, а силовые трещины самой конструкции не просматриваются. В этих случаях приходится очищать конст­ рукции, хотя бы в местах, где вероятность образования трещин наи­ более велика.

Глубину преобразованного слоя бетона с измененными свойст­ вами определяют в тех случаях, когда необходимо знать:

степень нейтрализации кислыми газами pH порового электро­ лита (сохранность арматурной стали обеспечивается при рН ^11,8); концентрацию ионов хлора (пороговое значение концентрации СГ составляет ориентировочно 0,5 и 0,1% массы цемента соответ­

ственно для ненапряженной и напрягаемой арматуры). Определение глубины нейтрализации бетона производят на све­

жем сколе бетона.

Глубину нейтрализации бетона кислыми газами (или карбони­ зации углекислым газом) определяют колориметрическим спосо­ бом, основанным на изменении цвета органических индикаторов в зависимости от величины водородного показателя. Оценку глубины нейтрализации производят путем обработки поверхности бетона на свежем сколе индикаторами pH (фенолфталеином, тимофталеином, ализарином и др'.), которые различно окрашивают зоны неизменен­ ного и преобразованного бетона [39].

Визуально глубину проникновения хлор-ионов определяют путем нанесения на свежий скол бетона 1%-ного раствора азотцо-кислого серебра. Помутнение раствора свидетельствует о наличии в бетоне ионов хлора. Метод позволяет определить наличие ионов хлора при концентрациях, превышающих 0,3% массы цемента.

Плотно,сть бетона, помимо визуальной оценки по характеру структуры бетона, может оцениваться по глубине карбонизирован­ ного слоя. Чем больше глубина карбонизированного слоя, тем мень­ ше плотность бетона.

В процессе' предварительного обследования каменных конструк­ ций выявляются видимые повреждения, дефекты и деформации, оп­ ределяется характер и степень повреждений частей зданий и от­ дельных конструкций: наличие трещин, мест раздробления и рас­ слоения кладки, разрыв связей, повреждение кладки под опорами балок, прогонов, перемычек, искривлений, выпучиваний, отклоне­ ний от вертикали, нарушений мест сопряжений между отдельными элементами, поверхностных повреждений кирпича и раствора, из­ менение цвета и фактуры облицовочного слоя и т. п. [41]. При про­ ведении обследования выполняется картирование трещин на схе­ мах — развертках стен и перекрытий, делаются зарисовки конст­ рукций и фотографирование.

По результатам визуального обследования каменных коиструк-

58

дни выполняются и систематизируются характерные признаки, де­ формации, дефекты и повреждения, возникающие вследствие ес­ тественного физического износа, ошибок при проектировании, стро­ ительстве и эксплуатации конструкций.

На основании результатов, полученных на этапе предваритель­ ного обследования, должны быть выполнены:

оценка технического состояния железобетонных и каменных конструкций и, в случае необходимости, принято решение о перво­ очередных мероприятиях (страховочные, ограничения нагрузок, временные крепления и пр.);

решен вопрос о необходимости проведения детального обследо­ вания и намечены участки его выполнения;

составлена программа детальных обследований, в которой ус­ танавливаются необходимая степень детализации визуального об­ следования (фиксация и измерение трещин, измерение геометри­ ческих размеров), применяемые неразрушающие методы, участки и объем испытаний (определения прочности бетона, положения ар­ матуры, дефектоскопия), а также определен состав и объем подго­ товительных работ для их проведения (изготовление подмостей, очистка конструкций, устройство дополнительного освещения, от­ рывка шурфов и котлованов и т. п.).

2. Оценка технического состояния конструкций по результатам предварительного обследования

Техническое состояние железобетонных конструкций по резуль­ татам предварительных обследований в 'зависимости от фактичес­ кой работоспособности и степени потери ими эксплуатационных свойств, в соответствии с установленными критериями, может быть отнесено к одной из категорий состояния конструкций (табл. 3.2

[36]).

Таблица 3.2

Категории состояния железобетонных конструкций я их детальные признаки

59

60