Дефекты и повреждения железобетонных конструкций

Причинами появления дефектов могут быть: ошибки проектирования; дефекты материалов; нарушения технологии изготовления и монтажа. 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 перегрузке конструкций, является часто повторяющейся причиной возникновения дефектов.

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

К дефектам проектирования могут быть отнесены дефекты, появляющиеся в результате несоответствия фактической схемы работы конструкций в составе здания схеме, принятой при проектировании и экспериментальных исследованиях.

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

Технологические дефекты очень разнообразны и зависят от значительного количества факторов, таких как:

– геометрическая форма и размеры конструкции;

– особенности армирования;

–технологии натяжения и отпуска арматуры для предварительно-напряженных конструкций;

– конструкции опалубочных форм;

– способ укладки и уплотнения бетона;

– способ и режим тепловлажностной обработки;

– профессиональный уровень изготовителей и качества их труда;

– способ транспортировки и монтажа.

При изготовлении конструкций возможно образование различных видов трещин. Помимо технологических трещин могут возникнуть дефекты, не имеющие внешнего проявления, однако при эксплуатации они будут 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 сборных железобетонных конструкций, выпускаемых заводами, следует отнести: несоответствие арматурных стержней проекту по диаметрам, количеству или классам стали; снижение классов бетона против проектных; пропуски закладных деталей; несоответствие проектному положению или отсутствие выпусков арматуры в стыковых узлах сопряжения элементов.

Наиболее часто встречающимися случаями отступлений от технических условий монтажа конструкций являются:

– отклонение установленных колонн от вертикальности;

– несовпадение оголовков колонн в стыках;

– смещение колонн, ригелей, балок и ферм и т.п. с оси;

– несоблюдение высотных отметок колонн и их консольных выступов;

– недостаточные длины опирания элементов;

– непроектное расположение плит по маркам в различных зонах покрытий и перекрытий, их зазоров в стыках, отсутствие связывающих деталей;

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

– низкое качество монтажных соединений и последующей их заделки, некачественное выполнение сварных соединений;

– механические повреждения в виде трещин и сколов бетона и др.

К наиболее серьезным дефектам, возникающим при неправильной эксплуатации конструкций и при агрессивном воздействии производственной среды, относятся:

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

– коррозия арматуры и отслаивание в связи с этим бетонных защитных слоев;

– образование в элементах конструкций различных трещин;

– растрескивание или шелушение растворной части, нарушение ее связи с крупным заполнителем бетона, снижение прочности бетона; появление на поверхности бетона высолов;

– потеря бетоном прочности в результате его пересушивания, длительного воздействия нефтепродуктов и т.п.;

– расстройство стыков подкрановых балок и частичное разрушение их полок и ребер;

– нарушение температурных швов и элементов их конструкций;

– вибрация конструкций;

– биоповреждения конструкций;

– разрушение защитных покрытий;

– механические повреждения, в том числе пробивка отверстий, проемов с обнажением и вырезкой арматуры и механическим повреждением бетона, обнажение арматуры для крепления оборудования, образование трещин и сколов бетона от ударов при перемещениях грузов и при работе оборудования.

Наиболее характерным нарушением условий эксплуатации производственных зданий является протечка кровли, в результате чего происходит карбонизация бетона плит покрытия, потеря бетоном защитных свойств, коррозия арматуры и появление трещин, направленных вдоль арматурных стержней. Иногда при плоских и малоуклонных кровлях службы эксплуатации используют поваренную соль для уменьшения наледи. При плохом состоянии кровли это ведет к разрушению бетона плит.

К числу нарушений условий эксплуатации необходимо отнести перегрузку конструкций за счет увеличения статических и динамических технологических нагрузок или их приложения в местах, не предусмотренных проектом. Наиболее характерно превышение крановых (особенно горизонтальных) нагрузок, а также нагрузок на покрытие за счет технологической пыли.

К числу нарушений условий эксплуатации можно отнести также температурные воздействия при пожарах. Без привязки к виду конструкций дефекты могут классифицироваться:

– по виду;

– по периоду работы конструкции, в которой появился дефект;

– по причине появления;

– по степени влияния (опасности).

Дефекты могут появляться на различных этапах работы конструкций (при изготовлении, транспортировании и монтаже, эксплуатации). При этом возможна «цепная реакция»: дефекты, появляющиеся на начальной стадии работы, могут усилить проявление и появление новых дефектов на последующих стадиях.

Условия изготовления и эксплуатации конструкций столь многообразны, что названные причины появления дефектов наиболее возможны, но не исчерпывающие. Например, редким, но очень опасным дефектом является обрыв преднапряженной арматуры при изготовлении. Общими являются дефекты, связанные со свойствами арматурных сталей:

– хладноломкость;

– пониженная коррозионная стойкость;

– дефекты рабочей арматуры, вызванные коррозией бетона.

В железобетонных конструкциях трещины по характеру многообразны. При этом трещины в некоторых случаях не только допустимы, но и свидетельствуют о нормальной работе конструкций, однако в большинстве случаев они являются признаком неблагополучного состояния конструкций в результате изменения условий работы их элементов и сечений.

Необходимо различать трещины технологического происхождения, трещины, возникающие при транспортировании, складировании, монтаже, и трещины, появившиеся в процессе эксплуатации.

Технологические трещины возникают либо при интенсивном режиме прогрева, а также при неодинаковой температурной деформации металлической формы и свежеуложенного бетона, либо в свежеуложенном бетоне при раннем разопалубривании конструкции. Обычно они появляются в местах увеличения толщины конструкции, либо в узлах пересечения ее элементов. Особенно опасны технологические трещины в зоне анкеровки предварительно-напряженной арматуры, т.к. это может привести к потере ее сцепления с бетоном.

Трещины и другие дефекты, вызванные неправильной транспортировкой, складированием и монтажом располагаются обычно на тех участках конструкций, где они не могут образоваться под действием эксплуатационной нагрузки (например поперечные трещины в сжатых элементах). Наиболее характерные виды дефектов железобетонных конструкций приведены в приложении 4.1.