Аннотация. Дан анализ причин разрушений бетонных, железобетонных конструкций, обозначены условия долговечности ремонта. Показаны типы разрушений бетона под влиянием различных факторов, рекомендованы методы ремонта для каждого типа разрушений.
В настоящее время не существует ни одного материала, который проявлял бы полную инертность в химическом отношении и был бы совершенно не подвержен физическим воздействиям. Бетон не является в этом смысле исключением, хотя он и обладает достаточно большой долговечностью при правильном производстве и выполнении мер защиты от внешних воздействий.
Известны случаи, когда бетоны, изготовленные на природных цементах, сохраняются в течение более 2000 лет. Тем не менее известно, что окружающая среда может быть агрессивна к бетону и другим материалам, применяемым в современном строительстве [1–2].
Снижение долговечности железобетона может быть следствием глубокой карбонизации, химической агрессивности, сопровождаться трещинообразованием и расслоением бетона в связи с низким качеством материалов или производства работ. Долговечность бетона неразрывно связана с его непроницаемостью. Условия, определяющие проницаемость бетона, достаточно сложны, исследования показывают [5–6], что непроницаемость бетона зависит от следующих факторов:
Раннее повреждение конструкций вызывает необходимость проведения ремонтных или профилактических работ. При ремонте и восстановлении железобетонных конструкций широко применяют замедлители (ингибиторы) коррозии на основе фосфорной кислоты, которые наносятся на стальную арматуру после ее очистки.
Ухудшение физического состояния бетона и железобетона можно подразделить на поверхностный износ и образование трещин. Поверхностный износ включает истирание, износ, образование раковин.
Трещинообразование происходит в результате изменения объема под воздействием температурного градиента или градиента влажности; нагрузки на конструкцию — перегрузки и ударов, циклической нагрузки, а также подверженности бетона воздействию экстремальных температур (замораживание и оттаивание, пожар). Ухудшение физического состояния является сложным процессом и проходит в две или более стадии, прежде чем приведет к повреждению конструкции. В прошлом часто недооценивали степень влияния обозначенных процессов на состояние бетона и необходимость их учета при проектировании сооружений.
Повреждения железобетона от воды, несущейся с большой скоростью, можно разделить на три основных вида:
В данном случае выбор метода ремонта и необходимого оборудования будет зависеть от типа поврежденной конструкции, степени повреждения и времени эрозии. Ремонт железобетонных строительных конструкций определяется разрушением и повреждением железобетонных конструкций, которые можно разделить на пять основных категорий [2–3]:
В качестве первого шага при исследовании разрушения строительных конструкций необходимо установить его причину, в большинстве случаев для установления причин снижения прочности конструкций требуется их детальное обследование.
При обследовании отбираются образцы бетона с целью определения:
а) общих характеристик бетона, включая тип и содержание цемента, водоцементное отношение, тип и
гранулометрический состав заполнителей, показатель однородности бетона;
б) глубины карбонизации;
в) присутствия хлоридов и их концентрации в процентах от содержания цемента;
г) признаков химической
агрессии бетона и наличия агрессивных химических веществ.
Повреждение железобетонной конструкции неизбежно сопровождается трещинообразованием. Изучение трещин в бетоне, причин возникновения, а также возможности ремонта конструкций — наиболее важный момент в общей проблеме восстановления и усиления железобетонных конструкций. Появление трещины, ее раскрытие, местонахождение в элементе, степень незащищенности от внешних воздействий — все это факторы, определяющие, действительно ли есть повреждение и насколько оно серьезно.
Исследователи отмечают достаточно много причин трещинообразования в железобетонных конструкциях [3, 5, 6], которые можно разделить на три основные категории:
1. Трещины, оказывающие влияние на несущую способность, — конструктивные трещины. Это означает, что трещины оказывают влияние на устойчивость или снижают коэффициент безопасности сооружения или его части. Конструкционные трещины могут быть вызваны:
а) ошибками при проектировании;
б) перегрузками сооружения выше расчетных нагрузок при изменении условий эксплуатации;
в) ошибками в методах строительства или недостатками применяемых материалов;
г) непредвиденными ситуациями, например взрывом, ударом и т. п.
2. Трещины в результате пожара. Часть из них могут быть конструктивными, а часть неконструктивными (структурными). Они всегда сопровождаются расслоением бетона и другими повреждениями.
3. Неконструктивные трещины:
а) трещины при пластической усадке;
б) температурно-усадочные трещины в раннем возрасте бетона;
в) усадочные трещины при высыхании;
г) трещины от коррозии арматуры.
Опыт показывает, что большинство трещин относится к неконструктивным и в существующих конструкциях зданий и сооружений вызывается плохим качеством бетона или недостаточной толщиной защитного слоя арматуры. Трещины при пластической деформации неглубокие и редко проникают ниже верхней части защитного слоя. В этом случае трещины следует заделать раствором на портландцементе и хорошо загладить щеткой, затем обработанную поверхность закрыть полиэтиленовой пленкой. Наиболее важными факторами образования температурно-усадочных трещин являются:
Температурно-усадочные трещины пересекают весь элемент и создают места ослабления конструкции.
Они заделываются методом инъектирования и посредством обработки поверхности гидроизоляционным материалом.
На практике для получения удовлетворительного результата необходимо правильно решать многочисленные возникающие в связи с ремонтом задачи:
Работы по инъектированию трещин обычно проводят в следующей последовательности: подготовка трещин; определение местоположения точек инъектирования и герметизации поверхности; инъектирование инъекционного материала; удаление трубок для инъектирования и заделка отверстий; удаление защитных лент и заключительная отделка поверхности.
Воздействие огня на бетон зависит от температуры и продолжительности ее действия, а также от таких характеристик бетона, как тип цемента, водоцементного отношения, расход цемента, тип заполнителя и толщина защитного слоя бетона. За последние годы для гидроизоляции стали применять органические полимеры, например эпоксидные, полиуретановые, полиэфирные и бутадиен-стирольные смолы.
Различают следующие типы ремонтно-восстановительных работ сооружений:
Подводная укладка бетона, как правило, осуществляется тремя основными методами: с помощью трубы или ковша с открывающимся дном; укладкой бетонной смеси в мешках; нагнетанием цементного раствора в предварительно уложенный заполнитель.
Важнейшим условием эффективности защиты бетона является четкое соблюдение общей стратегии ремонтных работ, включающей следующие этапы:
Точная оценка состояния поврежденного бетона и его составляющих и определение причин повреждений до выбора общей концепции ремонта экономит время и деньги. Опыт показывает, что когда это положение не принимается в расчет, действительная степень повреждений распознается слишком поздно, например уже после начала ремонта.
Возможными последствиями в этом случае могут быть: недостаточный ремонт, остановка ремонтных работ и подготовка нового диагностического заключения, определяющего стратегию ремонта и др. Повреждения бетона могут развиваться как быстро, так и медленно, могут быть видимыми и невидимы- ми, поэтому прежде всего необходимо осмотреть поврежденные участки бетона, чтобы можно было:
Только путем применения системной методики защиты можно добиться осуществления долговечного использования бетона. Не менее важно использование высококачественных, прошедших соответствующие испытания исходных материалов с оптимальными соотношениями компонентов. К примеру, для гидроизоляционного инъектирования хорошо себя зарекомендовали материалы АкваВИС производства компании «ГЕЛИОС», которые могут быть использованы и в условиях вечной мерзлоты. При инъектировании образующиеся нерастворимые химические соединения с закрытой системой пор увеличиваются в объеме до 30-40 раз, фактически вытесняя воду из самого тела конструкции вплоть до внешнего грунта, тем самым увеличивая гарантийный срок эксплуатации строения, решая проблемы с активными протечками и фильтрацией. Сегодня на рынке строительных материалов представлен широкий ассортимент. Системы ремонта и защиты бетона и железобетона, как отечественного, так и зарубежного производства, предлагают и традиционные материалы, и ноу-хау, позволяющие добиться гарантированного успеха в осуществлении защиты бетона. Реклама. Из отечественного и зарубежного опыта строительства и эксплуатации [3–6] следует, что все поврежденные бетоны можно подразделить на четыре класса, хотя возможны и другие способы классификации, в то же время практический опыт показывает, что эти четыре класса достаточно полно описывают возможный диапазон типичных повреждений бетона и позволяют эффективно подбирать ремонтный материал и систему защиты:
Литература