Выявление трещин, дефектов и повреждений при натурном освидетельствовании конструкций

В процессе основного (технического) обследования производится детальный осмотр конструкций. Цель его: выявить конструкции и их элементы, изготовление, транспортирование, монтаж или эксплуатация которых проводилась с отклонениями от проекта. Отклонения от проекта на доэксплуатационной стадии «жизни» конструкций вызывают, напомним, дефектами, а в процессе эксплуатации – повреждениями конструкций.

Элементы с дефектами и повреждениями делятся на две группы: элементы с отклонениями, не вызывающими видимых разрушений; элементы с локальными разрушениями.

Первая группа: нарушения в опирании конструкций; ненадлежащее качество сварки; ослабление болтовых соединений; лишние монтажные швы; погнутость сжатых стержней; отсутствие горизонтальных или вертикальных связей.

Вторая группа: ослабление элементов в виде среза болтов, надрезов, сколов, обрыва арматуры, коррозионного поражения стали и бетона, трещин в материале.

(Далее Вы должны рассказать о трёх категориях требований к трещиностойкости железобетонных конструкций, назвать предельные значения ширины длительного и кратковременного раскрытия трещин в бетоне при применении различных классов арматуры и для разных условий эксплуатации - то есть, об одном из допустимых отклонений действительного состояния конструкций; о видах и причинах коррозии бетона; о коррозии стали; о влиянии на свойства материалов влажности, попеременного замораживания и оттаивания, солнечной радиации, химических сред, температуры окружающего воздуха).

В частности, в материалах с малой теплопроводностью (бетон) при колебаниях температуры возникают тепловые волны, плавно, постепенно проникающие вглубь элементов. Незначительные колебания не вызывают в конструкции существенных изменений, хотя в ней и возникает неравномерное поле напряжений. В материалах же с большой теплопроводностью (металл) тот же фактор вызывает существенные циклические деформации. Поэтому, например, железнодорожные и трамвайные рельсы пригоняются друг к другу с зазором.

Ширину раскрытия трещин в бетонных, железобетонных и каменных конструкциях измеряют с помощью градуировочных луп с 6...8-кратным увеличением; микроскопом МПБ-2 (трубкой Бринелля) с 24- кратным увеличением и ценой деления - 0,05 мм и 0,02 мм, предел измерения - 6,5 мм; микроскопом МБС-2 с 75-кратным увеличением и ценой деления - 0,05 мм; микроскопом МИР-2 (продел измерения 0,015...0,6 мм).

Возможно использование целлулоидных или бумажных трафаретов с нанесёнными на них линиями толщиной 0,05...2 мм путём совмещения линий с краями трещины; масштабных линеек при раскрытии трещин более 2 мм (точность измерений 0,3 мм).

Глубина трещин определяется: по следу на поверхности керна, высверленного из тела конструкции по трещине; с помощью стальных комбинированных щупов; ультразвуковым методом (см. с. 28).

Характер трещин в кладке каменных зданий наряду с искривлением горизонтальных и вертикальных линий фасадов говорит об общем состоянии стен (см. с. 30). Следует различать случаи, когда осадка здания прекратилась, причинённые ею деформации стабилизировались, а следы их исправлены. Более сложны случаи, если осадка или другие деформации стен по каким-то причинам продолжаются и даже возникли вновь. В этих случаях приходится проводить наблюдение за состоянием или поведением трещин во времени с помощью описанных далее способов.

Кроме трещин, распространяющихся на всю толщину каменных стен, наблюдаются трещины поверхностные, свидетельствующие о степени износа и прочности материалов стены и самой стены в целом.

Небольшому износу, считающемуся хорошим, способствует монолитность кладки, при которой видимых изменений в ней не обнаруживается, камни и раствор сохраняют прочность, а сцепление камней с раствором не нарушено.

При износе стен от 20 до 40 %, характеризуемом как удовлетворительное их состояние, местами наблюдается разделение кладки на отдельные камни вследствие начинающейся потери сцепления камня с раствором, хотя сам раствор ещё сохраняет прочность. Признаком этого явления является выпадение раствора в швах между отдельными камнями.

Износ 40…60 % характеризует плохое состояние кладки, её прогрессирующее ослабление, признаком чего служит потеря раствором прочности, появление волосяных трещин, выпадение или разрушение некоторых камней, а иногда и выпучивание отдельных мест стены.

Трещины в вертикальных и горизонтальных швах при общем удовлетворительном состоянии кладки дают сигнал о перегрузке участков стен (при смене перекрытий, увеличении нагрузки, при надстройке). При худшем состоянии кладки трещины от перегрузки идут через камни. Особенно снижают несущую способность кладки горизонтальные трещины в простенках и вертикальные в перемычечных конструкциях.

Сварные швы в металлоконструкциях осматривают после их предварительной очистки металлическими щётками. Внешние дефекты сварки (подрезы, кратеры, неравномерность шва по длине и др.) определяют путём осмотра всей поверхности невооружённым глазом; для выявления мелких дефектов используют градуировочные лупы. Катеты швов измеряют универсальными шаблонами.

Мелкие трещины в металле и сварных швах выявляют при помощи индикаторного пенетранта люминесцентных дефектоскопов (см. с. 23), а также промазкой керосином и мелом (см. с. 23). Скрытые дефекты выявляют с помощью ультразвуковых (см. с. 23) и магнитных (см. с. 24) методов, а также методами ионизирующих излучений (см. с. 24).

Коррозионный износ металлоконструкций устанавливают визуальной оценкой состояния противокоррозионной защиты предварительно очищенных от загрязнений конструкций и инструментальными замерами участков с повышенным коррозионным износом. Толщину повреждённых коррозией элементов замеряют штангенциркулями, измерительными скобами, толщиномерами с точностью измерений не менее 0,1 мм. Замеры производят после удаления с поражённых участков пластовой ржавчины и противокоррозионного покрытия.

Натяжение заклёпок и болтов контролируют молотком, а неплотность прилегания головок к пакету и зазоры между листами в пакете - с помощью щупов толщиной 0,1...0,5 мм.

Результаты измерений размеров трещин, дефектов, повреждений и деформаций конструкций наносят на чертежи (планы, разрезы, развёртки) в масштабе 1:50...1:200. Планы и развёртки должны иметь координатную сетку (прямоугольную, полярную и т.п.), которая привязывается к характерным осям или точкам (реперам) здания.

Дефекты и повреждения узлов сопряжения и отдельных участков конструкций фотографируют или наносят на чертежи (эскизы) крупного масштаба (1:5...1:20). На чертежах указывают очертание и размеры дефектов, повреждений и деформаций конструкций, направление, длину, ширину и глубину трещин. Для краткости записывать результаты измерений на планах, развёртках и в таблицах рекомендуется в закодированном виде.

Результаты измерения деформаций горизонтальных или вертикальных поверхностей наносят на схемы, на которых для наглядности выявляют, наподобие горизонталей, линии равных отклонений от горизонтальной или вертикальной плоскостей. Сечения принимают равными 2…5 мм в зависимости от степени отклонения или нарушения положения или местных дефектов обследуемого элемента и его общих размеров.

Иногда дефекты и повреждения играют и положительную роль: позволяют выявить армирование железобетонных конструкций. Но чаще при обследовании приходится добавлять к существующим естественным ещё и искусственные повреждения - обнажать арматуру для определения её диаметра, класса стали, шага стержней и толщины защитного слоя бетона.

Положение и диаметр арматуры, расположенной с достаточно большим шагом и неглубоко в теле бетона, можно определить магнитным методом (см. с. 27), при сложных схемах армирования и глубоко расположенной арматуре – с использованием ионизирующих излучений (см. с. 26).