Оформить заказ

Название товара

Я согласен на обработку персональных данных

Ваша заявка успешно отправлена!
С Вами свяжется наш менеджер.

Меню
Каталог
Заказать звонок
Обратная связь
Нет товаров

Факторы разрушения бетона и методы его ремонта

11.12.2019

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:

  • качества цемента и заполнителей;
  • качества и количества цементного теста, которые, в свою очередь, контакт между сталью и ионопроводящей водяной фазой бетона, зависящей от влагосодержания и состава бетона;
  • наличие анодных и катодных участков на металле, соприкасающемся с электролитом; присутствие кислорода, способствующего катодным реакциям;
  • наличие хлоридов в бетонной смеси, т. к. ионы хлора могут нарушить инертность стали, что является потенциальной причиной коррозии.

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:

  • кавитация;
  • истирание водой, содержащей каменную мелочь, крупный песок и пр.;
  • удар напорной струи.

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]:

  1. Недостаточность несущей способности в связи с ошибками при проектировании и строительстве, а также из-за ударных воздействий, взрывов или увеличения полезных нагрузок сверх значений, предусмотренных в проекте.
  2. Повреждения от пожара, которые проявляются в снижении прочности сооружения в целом, а также в значительных интенсивных повреждениях отдельных железобетонных элементов (плит перекрытий, балок, колонн и т. п.).
  3. Химическое воздействие на бетон и арматуру.
  4. Снижение прочности вследствие низкого качества бетона, недостаточной толщины защитного слоя или наличия хлоридов в бетоне.
  5. Механические повреждения сооружения или его части, связанное с условиями эксплуатации.

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:

  • температура окружающего воздуха и бетона во время укладки;
  • тип используемой опалубки и время выдерживания в ней бетона;
  • отношение открытой поверхности бетона, т. е. площади, не защищенной опалубкой, к объему бетона;
  • толщина сечения бетонируемого элемента;
  • тип используемого цемента и его содержание в смеси;
  • мероприятия по теплоизоляции бетона после опалубки;
  • метод выдерживания.

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:

  1. Выбор материалов — полимерраствора или цементного раствора.
  2. Установление объема поврежденного бетона и выбор метода его удаления, а также выбор способа очистки арматуры.
  3. Определение состава смеси, а в случае применения цементного раствора или бетона — выбор заполнителей и водоцементного отношения, а также добавок типа латексных эмульсий./li>
  4. Выбор метода нанесения раствора — ручного или при помощи сжатого воздуха./li>
  5. Выбор материалов для заключительной герметизации и отделки./li>

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:

  • подводный ремонт;
  • ремонт между приливами и отливами;
  • ремонт участков, расположенных выше верхней точки прилива, включая зону брызг;
  • ремонт бетона, разрушенного от истирания песком и галькой.

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:

  • осмотр и исследование сооружения;
  • выявление повреждений и их классификация;
  • выработка общей концепции ремонта;
  • собственно ремонт сооружения;
  • системное обеспечение контроля качества проведенных работ.

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:

  1. описать действительное положение дел;
  2. обнаружить причины повреждений;
  3. оценить последствия неконтролируемого распространения повреждений;
  4. определить диапазон восстановительных работ и на основе этого составить описание возможных вариантов ремонта;
  5. оценить различные концепции проведения ремонта с технической и экономической точки зрения с учетом требуемой долговечности. Таким образом, классы 1–3 относятся только к тем видам повреждений бетона, при которых не затронута сама несущая система. В этих случаях ремонтная обработка служит лишь в качестве защитных мер, предохраняющих от серьезных повреждений и разрушений. Класс 4 относится ко всем случаям серьезных повреждений бетона, включая трещины в конструкции (сооружения), при которых необходимо произвести обследование несущей системы и выработать концепцию ремонта или реконструкции сооружения.

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:

  • 1а класс повреждений: прочная бетонная поверхность, средневысокое водопоглощение, низкая карбонизация, защитный слой бетона достаточный;
  • 1б класс повреждений: прочная бетонная поверхность, средневысокое водопоглощение, низкая карбонизация, защитный слой бетона недостаточный (но не менее ¾ от номинального);
  • 2 класс повреждений: бетонная поверхность на начальной стадии разрушения; волосные трещины или раковины; средняя-низкая карбонизация (не дошла до арматуры); защитный слой бетона может быть недостаточным;
  • 3 класс повреждений: поверхность бетона частично повреждена; пятна ржавчины и связанные с этим выкрошивания в местах коррозии арматуры; защитный слой бетона может быть достаточным и недостаточным;
  • 4 класс повреждений: поверхность бетона серьезно повреждена; значительные пятна ржавчины, значительное и глубокое выкрошивание бетона; карбонизация во многих случаях дошла до арматуры; защитный слой бетона может быть недостаточным; в конструкции могут возникнуть трещины.

Литература

  1. Давиденко В. М., Штильман В. Б., Фотиев П.И. Обоснование критериев безопасности и надежности бетонных и железобетонных строительных конструкций гидротехнических сооружений при использовании современных материалов и технологий их защиты и ремонта // Гидротехника. 2011. № 2. С. 40–45.
  2. Давиденко В. М., Костыря Г. З., Паромова Г. Ф. Причины разрушения и технология ремонта железобетонных конструкций гиперболической оболочки вытяжной башни градирни // Электрические станции. 2005. № 6. С. 34–39.
  3. Давиденко В. М., Паромова Г. Ф., Охапкин Г. В., Ивашинцов Д. А., Фотиев П. И. Причины разрушения и концепции ремонта бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений. Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. Т. 286. 2017. С. 3–9.
  4. Давиденко В. М., Фотиев П. И. Критерии оценки технического состояния железобетонных конструкций башенных градирен // Электрические станции. 2010. № 12. С. 21–30.
  5. Москвин В. Н. Коррозия бетона. М.: Госстройиздат, 1952.
  6. Стольников В. В. Исследования по гидротехническому бетону. М.: Госиздат, 1962.

Возврат к списку


Каталог
Свидетельство СРО Все документы

Большой выбор товаров для гидроизоляции
Гидроизоляционные работы любой сложности
Точные сроки, работает строго по регламенту
Гарантия на все работы от 2 до 5 лет
Наверх