3
Диагностика и испытание строй конструкций.
«Диагностика и испытание строй конструкций.
1. Обследование построек.
Техническое обследование построек проводят с целью получения беспристрастных данных о фактическом состоянии строй конструкций и инженерного оборудования с учётом конфигурации во времени.
При обследовании изучается проектная документация, уточняются конструкции отдельных узлов, определяется нрав армирования железобетонных частей, исследуется степень поражения материала конструкций коррозией, анализируются предпосылки образования трещинок и механических повреждений.
Обследование проводится в 3 шага.
1-ый шаг - сбор и исследование технической документации, обобщение сведений по строительству и эксплуатации строения.
2-ой шаг - обследование несущих и ограждающих конструкций наземной части строения.
3-ий шаг - обследование фундаментов и грунтов основания.
При ознакомлении с техническими документами изучаются исполнительные рабочие чертежи строения, акты на сокрытые работы, заключения комиссии по результатам ранее произведённых обследований, данные геологических изысканий. Повышенное внимание уделяется сведениям по технической эксплуатации строения: присутствию вибрационных технологических нагрузок, брутальных воздействиях, случаям промораживания грунта в основании фундаментов, подтоплениям подвальных помещений атмосферными, грунтовыми либо техническими водами и пр.
Обследование наземной части строения, обычно, начинается с оценки соответствия объёмно-планировочных и конструктивных решений строения в натуре начальному проекту. При всем этом проверяются важные размеры конструктивной схемы: длина пролётов, размеры сечения несущих конструкций, высота этажей и пр. Диагностика состояния конструкций обычно делается с внедрением нескольких способов: зрительно, простейшими механическими инструментами, устройствами неразрушимого контроля, лабораторными и натурными испытаниями.
В задачку зрительного осмотра заходит оценка физического состояния отдельных конструктивных частей и строения в целом. Осмотру подлежат все несущие и ограждающие конструкции строения: кровля, стропила, перекрытия, стенки и фундаменты. Особо кропотливо обследуются узлы сопряжения частей, длина опирания и качество сварных соединений. По результатам зрительного осмотра составляется карта изъянов и оценивается степень физического износа конструкций. Помогают в этом и особые таблицы, разработанные в Госгражданстрое [7.
В процессе зрительного осмотра выявляются конструктивные элементы, несущая способность которых вызывает опасение. К ним относятся: железобетонные конструкции с небезопасными нормальными и наклонными трещинками, следы коррозии арматуры: каменные конструкции с трещинками и глубокими повреждениями кладки.
При осмотре стенок инсталлируются дефектные зоны, снижающие теплозащиту и крепкость стенового огораживания. В панельных зданиях особо кропотливо обследуются соединения стеновых панелей, из-за неудовлетворительной герметизации которых нередко происходит вымерзания стенок, также растет их водопроницаемость и продуваемость.
В кирпичных зданиях исследуется состояние кирпичной, определяются зоны механических и физико-химических разрушений.
К особо небезопасным повреждениям относятся трещинок, которые образуются в итоге неравномерной осадки фундаментов и перегрузки. Участки стенок с серьёзными повреждениями обследуются инструментально устройствами неразрушающего контроля, а по мере надобности отбираются пробы материала стенок для тесты в лабораторных критериях.
По результатам испытаний и проверочных расчётов уточняются физический износ стенок и оцениваются их эксплуатационные свойства.
При осмотре колонн обращают свое внимание на состояние поверхности, выявляются участки механических повреждений мостовыми кранами, перемещаемым грузом и автотранспортом, фиксируются имеющиеся трещинкы и анализируются предпосылки их образования. Трещинкы могут свидетельствовать о коррозии арматуры в бетоне, потере местной стойкости сжатых стержней (при редчайшем шаге поперечной арматуры), перегрузке колонн и т.п.
При осмотре перекрытий сначало оценивается общее состояние их частей (балок и настила), а потом - состояние полов. Те из частей, где обнаружены огромные прогибы, трещинкы либо следы коррозии материала, подвергаются более глубочайшему обследованию. Сразу уточняется длина площадки опирания частей на поддерживающую конструкцию (консоли колонн, стенки, ригели) и корректируется расчётная схема.
При осмотре покрытия основное внимание обращается на состояние несущих конструкций: стропильных ферм, балок и плит настила. Не считая того, обследуются кровля и теплоизолятор. Обнаруженные следы протечек кровли, зоны переувлажнения теплоизолятора и разрыва гидроизоляционного ковра заносятся на карту изъянов кровли.
Повышение нагрузки от водонасыщенного теплоизолятора учитываются в поверочном расчёте прочности покрытия, а понижение теплозащитных параметров теплоизолятора - в теплотехническом расчёте.
Целью инструментального обследования построек является получение количественных данных о состоянии несущих и ограждающих конструкций: деформациях, прочности, трещинообразовании и влажности.
Инструментальному обследованию подлежат конструкции с очевидно выраженными недостатками и разрушениями, найденными при зрительном осмотре, или конструкции, определяемые выборочно по условию: более 10% и более трёх штук в температурном блоке, способы инструментального обследования и применяемая для этого аппаратура приводятся в таблице 1.
Таблица №1. Способы инструментального обследования.
В задачку детализированного обследования заходит определение структурных и физико-механических повреждений материала конструкций, вызванных действием больших температур и резким остыванием при тушении пожара.
В процессе детализированного обследования определяется температура нагрева поверхности конструкций, также оценивается крепкость бетона и арматуры.
Повышенное внимание при обследовании уделяют прочности материалов конструкций. Крепкость бетона определяется как неразрушающими способами (ультразвук, пластическая деформация), так и с частичным разрушением тела конструкции (отрыв со скалыванием, извлечение кернов для лабораторных испытаний и пр.
Следует выделить, что более достоверную информацию о прочности бетона даёт испытание кернов. Конкретно этот способ рекомендуется использовать при обследовании ответственных конструкций.
Характеристики прочности арматуры устанавливают испытанием образцов, вырезанных из конструкций, в большей степени покоробленных пожаром.
Если отсутствуют экспериментальные данные, то величину понижения прочности бетона и арматуры определяют через понижающие коэффициенты, регламентируемые нормами.
Обследование грунтов основания и фундаментов создают при увеличении имеющихся нагрузок на фундаменты либо в связи с неравномерными деформациями основания, приведшими к образованию трещинок в стенках используемого строения. При всем этом грунты исследуются при помощи разведочных скважин и шурфов.
Количество разведочных скважин устанавливается по результатам подготовительного исследования инженерно-геологической документации, данных натурного обследования конструкций и конфигурации строения.
В районах со сложным инженерно-геологическими критериями, характеризуемыми наличием просадочных либо набухающих грунтов, возможностью оползней, количество разведочных скважин возрастает, а инженерные изыскания проводятся силами специализированных организаций.
Дополнительно к скважинам обследование грунтов основания делается при помощи шурфов.
Шурфы откапываются у стенок строения либо раздельно стоящих опор на 1,5 метра ниже отметки подошвы фундамента. Количество шурфов устанавливается зависимо от нрава повреждений строения, состояния несущих стенок и фундаментов. Если повреждения не связаны с повышением нагрузок на основание и отсутствуют признаки неравномерной осадки фундаментов, количество шурфов принимается менее трёх на здание с застроечной площадью до 1000 м2. Количество шурфов соответственно возрастает при сложных гидрогеологических критериях и просадочных грунтах. Шурфы закладываются в местах с большей деформации стенок и подвалов, на участках с разрушенной отмосткой, в зонах локальных подтоплений из водопроводно-канализационной сети.
Из шурфов отбираются пробы грунта для определения физико-механических параметров: влажности, плотности, угла внутреннего трения, удельного сцепления и модуля деформаций. Количество проб, нужное для определения нормативных и расчётных черт, устанавливается зависимо от степени неоднородности грунта и класса строения.
Результаты инженерно-геологических изысканий представляются в форме отчёта, где отражаются литологическое строение основания, гидрогеологическая черта, результаты определения физико-механических параметров грунта. К отчёту прилагаются геологические и гидрогеологические карты, также инженерно-геологические разрезы толщи грунта (колонки скважин.
Обследование фундаментов делается из числа тех же шурфов, из которых отбирались пробы грунта. При всем этом устанавливается тип фундамента, его конфигурация и вид используемых материалов. Сразу определяется глубина заложения фундамента, а при помощи сверления либо подкопа с внедрением Г-образного щупа - и ширина подошвы. При обследовании свайных фундаментов замеряется сечение свай и интервал меж ними (на 1 п.м. длины фундамента.
Особо кропотливо осматривают узлы сопряжения фундаментов с другими конструкциями: свай с ростверком, отдельных фундаментов с фундаментными опорами и колоннами, ленточных фундаментов со стенками. При обнаружении в конструкции фундаментов изъянов делается его дополнительное обследование физическими либо механическими способами. Для определения класса бетона обычно употребляются способы пластического деформирования, а для обнаружения укрытых изъянов - ультразвук.
После выполнения работ по обследованию фундамента шурф послойно засыпается грунтом, утрамбовывается, а потом восстанавливается отмостка.
Результаты обследования фундаментов заканчиваются составлением технического заключения, где приводятся данные исследования архивных материалов: конструктивные конфигурации строения в период эксплуатации, даты экстремальных подтоплений грунтовыми технологическими водами, происшедшие деформации фундаментов, конфигурации технологических (эксплуатационных) нагрузок и пр. Не считая того, представляются наброски конструкций фундаментов с указанием главных размеров и глубины заложения, также результаты исследования прочности материала фундамента.
2. Повреждения строй конструкций.
Повреждения строй конструкций вызываются рядом обстоятельств, посреди которых - технические недоделки производства, низкое качество монтажа, неучтённые проектом силовые и температурные воздействия, нарушение критерий эксплуатации (рис. 1.
Повреждения классифицируются по виду и значимости (рис. 2). К более соответствующим повреждениям, образующимися при эксплуатации построек, обычно относятся увлажнение, коррозия материала и трещинкы в конструкциях, также повреждения, вызванные высочайшей температурой и резким остыванием конструкций при пожарах.
Завышенное влагосодержание типично для многих конструкций, контактирующих с водой в процессе производства и эксплуатации, при всем этом различается 5 видов увлажнения.
при изготовка конструкций (строительная влага.
утечками из водопроводно-канализационной сети.
конденсатом водяных паров воздуха.
капиллярным и электроосмотическим подсосом грунтовой воды.
Практика указывает, что завышенное влагосодержание негативно сказывается на эксплуатационных показателях несущих и ограждающих конструкций. С повышением влажности увеличивается коэффициент теплопроводимости материала, ухудшаются его теплотехнические характеристики. Не считая того, при изменении влажности меняется объём материала, а при неоднократном увлажнении расшатывается его структура и понижается долговечность. Неблагоприятно сказывается переувлажнение и на состоянии воздушной среды помещений, ухудшая её с гигиенической точки зрения.
Содержание строительной воды в конструкциях обосновано специфичностью их производства и в исходный период не превосходит последующих величин: для бетонных и железобетонных конструкций - 6…9%, для каменных и армокаменных конструкций - 8…12.
В предстоящем при неблагоприятных критериях эксплуатации влажность материала конструкции может значительно возрастать.
Увлажнение атмосферными осадками происходит при повреждениях кровли, неудовлетворительном состоянии водоотводящего оборудования строения (водосточных труб, желобов, водосливов), маленьких карнизах и носит в большей степени сезонный нрав.
Для защиты стенок от увлажнения атмосферными осадками проводятся конструктивные мероприятия, направленные на удлинение маленьких карнизов, ремонт и восстановление желобов, водосточных труб и водосливов. Не считая того, поверхность стенок оштукатуривается либо облицовывается водостойкими материалами. Применяется также покраска стенок эмалевыми и лакокрасочными составами.
Увлажнение утечками из водопроводно-канализационной сети обычно встречаются в зданиях с изношенным санитарно-техническим оборудованием при нарушении сроков проведения планово-предупредительных ремонтов (ППР). Утечки приводят к переувлажнению и резвому разрушению кладки стенок, в особенности из силикатного кирпича. Места увлажнения утечками просто обнаруживаются при обследовании стенок по соответствующим пятнам.
Увлажнение утечками устраняется оковём ремонта санитарно-технического оборудования с следующим просушиванием конструкций тёплым воздухом.
Увлажнение ограждающих конструкций конденсатом водяных паров воздуха происходит при температуре точки росы, когда влажность воздуха у поверхности конструкции либо в порах её материала оказывается выше наибольшей упругости пара при данной температуре и излишек воды перебегает в водянистую фазу.
Механизм образования конденсата снутри ограждающей конструкции довольно сложен и находится в зависимости от многих характеристик: разности парциального давления паров воздуха у обратных поверхностей конструкций, относительной влажности и температуры воздуха снутри и снаружи помещения, также плотности материала. Степень насыщения воздуха парами воды выражается через относительную влажность воздуха ,%, определяемую по формуле.
где E - наибольшая упругость паров воды при данной температуре.
e - действительная упругость паров воды.
Для средней полосы Рф при разности температуры внутреннего и внешнего воздуха в январе месяце 400С.
Значения относительной влажности воздуха и наибольшей упругости паров воды составляет соответственно.
Действительная упругость паров воды составляет.
Парциальное давление паров на внутреннюю поверхность ограждающей конструкции (стенки.
Значимая величина парциального давления позволяет воздушному сгустку довольно свободно просачиваться через толщу внешней стенки. Увидено, что чем ниже термоизоляция внешней стенки и больше относительная влажность воздуха в помещении за этой стенкой, тем выше опасность ее переувлажнения водяными парами из помещения. Если же внешняя поверхность стенки покрыта плотным паронепроницаемым материалом, то проникающий через стенку водяной пар имеет возможность конденсировать снутри стенки, переувлажняя её и увеличивая теплопроводимость.
Конденсационное увлажнение предотвращается методом оптимального конструирования стенок, основанного на выполнении требований норм и расчёте температурно-влажностного режима. Так, к примеру, в зданиях, эксплуатируемых в критериях умеренно-влажностного и сухого климата, сопротивление внешних стенок миниатюризируется от внутренней поверхности к внешней, при всем этом пароизоляция размещается на внутренней поверхности стенки. В особенности это принципиально при защите от переувлажнения внешних стенок мокроватых и влажных помещений (бань, саун, прачечных и др.
При выборе внешней отделки стенок следует держать в голове, что небезопасны как ее паронепроницаемость, так и чрезмерная пористость. Если в первом случае может быть переувлажнение стенки конденсатом, то во 2-м - атмосферной влагой.
Увлажнение капиллярным и электроосмотическим подсосом грунтовой воды типично для стенок, у каких отсутствует горизонтальная гидроизоляция либо когда гидроизоляция размещена ниже отмостки.
Механизм капиллярного увлажнения основан на действии сил притяжения меж молекулами твердого тела и воды (явление смачивания). При отсутствии в материале стенки гидрофобных (водоотталкивающих) веществ вода смачивает стены капилляров и подымается по ним. Высоту поднятия воды в капилляре h можно найти по известной формуле Д.Жюрена.
где - радиус капилляра, см.
и - соответственно плотность воды и воздуха.
- ускорение свободного падения.
- поверхностное натяжение воды.
В капиллярно-пористых материалах, таких как плотный бетон, цементно-песчаный раствор либо кирпич, радиус капилляров находится в границах. Поверхностное натяжение воды при температуре составляет. Если пренебречь плотностью воздуха, то наибольшая высота подъёма воды в капилляре за счёт сил смачивания составит приблизительно 1,5м.
При обследовании построек подъём грунтовой воды в стенках наблюдался на высоту до 5м, что значительно превосходит высоту капиллярного подсоса. По-видимому, решающую роль в этом играет действие электроосмотических сил.
Под электроосмосом понимается направленное движение воды, от анода к катоду, через капилляры либо пористые диафрагмы при наложении электронного поля.
Необходимо подчеркнуть, что слабенькие электронные поля всегда находятся в стенках, испытывающих перепады температуры по длине либо на обратных поверхностях (термоэлектрический эффект Зеебека). При всем этом положительные заряды (аноды) группируются приемущественно у основания стенки в зоне контакта с грунтом, а отрицательные (катоды) - вверху.
Рассматривая стенки из капиллярно-пористого материала как своеобразную диафрагму, следует считать, что грунтовая вода за счёт электроосмотических сил движется вверх по стенке в сторону катода. Потому что потенциал электронного поля стенки меняется под воздействием наружных причин (перепада температуры, насыщенной солнечной инсоляции, влажности воздуха), то и величина электроосмотического увлажнения - переменная.
Изложенные теоретические предпосылки дают основание к применению электроосмоса для регулирования влажности и осушения стенок.
Электроосмотическое осушение стенок делается 3-мя методами.
а) маленьким (средством железных полос) замыканием обратных полюсов электронного поля стенки, включая фундамент (пассивное осушение). Для этого железные полосы на внешней поверхности стенки размещаются с шагом 0,3-0,5м. Длина полос принимается более высоты увлажнения стенки.
б) наложенным током с напряжением 40-60В и силой тока 3-5А. При всем этом электронный ток подаётся от генератора неизменного тока. Положительный полюс генератора подключается к металлической полосе, расположенной в высшей части стенки, а отрицательный - к полосе, закреплённой на фундаменте. Длительность сушки наложенным током обычно не превосходит двух-трёх недель [2].в) гальваническими элементами (медно-цинковыми, угольно-цинковыми и пр.
Активный элемент (протектор) устанавливается в грунте на уровне подошвы фундамента, а пассивный - на внутренней поверхности осушаемой стенки. Расстояние меж электродами гальванических пар определяется расчётным оковём на основании данных о гальванической активности частей, пористости стенки, радиусе капилляров, коэффициенте электроосмоса и удельной электропроводности воды.
Расчётные формулы приводятся в [8,1]. Электроосмотическое осушение стенок гальваническими элементами пока не отыскало широкого внедрения и находится в стадии предстоящей разработки и совершенствования.
При реконструкции построек, рассчитанных на долгосрочную эксплуатацию (50 и поболее лет), конструктивными способами защиты стенок от увлажнения грунтовыми водами числятся водоотведения, также восстановление либо устройство новейшей гидроизоляции стенок.
Одним из действенных методов отведения грунтовых вод от стенок подвальных помещений и заглублённых сооружений является мелкие камешки.
При проектировании дренажа нужно учесть, что водопонижение, в особенности в глинистых и пылеватых песочных грунтах, влечёт за собой уплотнение и осадку осушаемой толщи грунта, что может привести к значимым деформациям фундаментов. Дополнительная осадка построек на осушаемой местности определяется из расчёта, что каждый метр снижения уровня подземных вод соответствует повышению нагрузки на грунт 9,8 кН/м. Для защиты подземных сооружений от грунтовых вод в композиции с дренажом отлично устройство противофильтрационных завес, выполняемых набивкой глины либо нагнетанием битума.
К более сложным и трудоёмким процессам либо в ремонтных работах относятся восстановление либо устройство новейшей гидроизоляции стенок строения. Значения гидроизоляции тяжело переоценить, так как она является единственным надёжным методом защиты стенок от воздействия и проникания капиллярной грунтовой воды, безнапорных и напорных грунтовых вод. При всем этом горизонтальная гидроизоляция препятствует капиллярному и электроосмотическому подсосу воды ввысь по стенке, а вертикальная - поверхностному увлажнению и проникновению воды в подвальные помещения.
Проведению ремонтно-восстановительных работ по гидроизоляции строения предшествует тщательное обследование его подземной части, в особенности стенок подвальных помещений, выполненных из бетонных блоков, бутовой либо кирпичной кладки и имеющих огромное количество швов. Обследование проводится при временном снижении уровня грунтовых вод оковём их откачивания из шурфов либо иглофильтрами. Для предотвращения вымывания грунта из подошвы фундаментов шурфы и иглофильтры располагаются вне подвальных помещений.
Выявленные участки повреждений гидроизоляции удаляются вручную при помощи железных щёток и скребков либо с внедрением механических методов. При малозначительных повреждениях гидроизоляция ремонтируется с применением, по способности, тех же водоизоляционных материалов. Если повреждения превосходят 40%, то целесообразна подмена гидроизоляции на более эффективную. При выборе типа гидроизоляции учитываются гидрогеологические условия эксплуатации строения, категория сухости помещений и трещиностойкость ограждающей конструкции.
Ремонт и восстановление горизонтальной гидроизоляции стенок может выполняться 2-мя способами: инъецированием в кладку стенок гидрофобных веществ, препятствующих капиллярному подсосу воды, и закладкой нового водоизоляционного слоя из рулонных материалов.
Инъецирование делается смесями кремнийорганических соединений ГКЖ-10 и ГКЖ-11 через отверстия в стенках, располагаемые в один либо два ряда. Расстояние меж рядами принимается 25см, а меж отверстиями в ряду - 35…40см. Отверстия поперечником 30…40мм сверлятся на глубину, приблизительно равную 0,9 толщины стенки. Подача раствора делается сразу через 10-12 инъекторов (железные трубки поперечником 25мм), вставленных в отверстия в стенке, и зачеканенных паклей.
Количество раствора. нужное для гидроизоляции 1 п.м. стенки, определяется по формуле [9.
где - толщина стенки, м.
- высота обрабатываемой зоны, м ( 0,6м.
- пористость материала стенки,% ( 20.
Гидроизоляцию нежилых помещений можно создавать при помощи электросиликатизации по способу проф. Л.А. Цебертовича. В данном случае через инъекторы подаются поочередно смеси водянистого стекла и хлористого кальция. В итоге хим взаимодействия появляется гель кремниевой кислоты, заполняемый поры в материале кладки и препятствующий капиллярному подсосу воды. Обработка кирпичной кладки стенок делается в поле неизменного тока с градиентом потенциала 0,7-1В/см [9.
Восстановление горизонтальной гидроизоляции стенок рулонными материалами (рубероидом, гидроизол-пергамином и пр.) делается участками длиной 1-1,5м. Для этого при помощи отбойного молотка либо других устройств пробиваются сквозные отверстия в стенке на высоту 2-ух рядов кладки, в которые укладываются два слоя рулонного материала на битумной мастике. Потом отверстия заделываются кирпичом на обыкновенном цементно-песчаном растворе М75-100. Для включения в работу восстановленного участка стенки зазор меж новейшей и старенькой кладкой кропотливо зачеканивается веществом, приготовленном на расширяющемся цементе.
Горизонтальная гидроизоляция рулонными материалами устраивается приблизительно на 30 см выше планировочной отметки (отмостки строения) и на расстоянии более 5 см от нижней плоскости перекрытия подполья. В зданиях с полами по грунту, расположенными в уровне отмостки, горизонтальную гидроизоляцию стенок целенаправлено восстанавливать способом инъецирования гидрофобных составов, размещая инъекторы на 5 см выше уровня отмостки.
Коррозия железобетонных конструкций.
Железобетонные конструкции повсевременно подвергаются воздействию наружной среды, в итоге которого появляется коррозия материала. По нраву воздействий различают хим, химическую и механическую коррозию. Необходимо подчеркнуть, что граница меж хим и химической коррозией нередко бывает условной и находится в зависимости от многих характеристик среды.
При хим коррозии происходит конкретное хим взаимодействие меж материалами конструкции и брутальной средой, не сопровождающееся появлением электронного тока. Хим коррозия может быть газовой и водянистой, но в обоих случаях отсутствуют электролиты.
При химической коррозии коррозионные процессы протекают в аква смесях электролитов, во мокроватых газах, в расплавленных солях и щелочах. Соответствующим является появление электронных токов как результата коррозионного процесса, при всем этом в арматуре и закладных деталях сразу протекают окислительный и восстановительный процессы.
Механическая коррозия (деструкция) имеет место в материалах неорганического происхождения (цементный камень, растворная составляющая бетона, заполнитель) и вызывается напряжениями снутри материала, достигающими предела его прочности на растяжение. Внутренние напряжения в пористой структуре материала появляются вследствие различных обстоятельств, посреди которых кристаллизация солей, отложение товаров коррозии, давление льда при замерзании воды в порах и капиллярах. В композиционных материалах, соответствующим представителем которых является бетон, внутренние напряжения в зоне контакта заполнитель - цементный камень появляется при резких сменах температур в итоге различных коэффициентов линейно-температурного расширения.
Из-за ограниченного объёма учебного пособия вопросы коррозии бетона и арматуры в железобетонных конструкциях рассматривается в тезисной форме. Для более углублённого исследования данного вопроса следует использовать специальную литературу [10.
Бетон, как искусственный конгломерат, по составу начальных материалов довольно долговечен и не нуждается в особом уходе, если эксплуатируется в обычных температурно-влажностных критериях и отсутствии брутальной среды. В таких критериях работает относительно маленький класс конструкций, расположенных снутри жилых и публичных построек либо же в сооружениях, эксплуатируемых в тёплых и сухих погодных районах.
Различаются три вида физико-химической коррозии.
Коррозия I вида. Наружным ее признаком является налёт на поверхности бетона в месте испарения либо фильтрации свободной воды. Коррозия вызывается фильтрацией мягенькой воды через толщину бетона и вымыванием из него гидрата окиси кальция: Ca(OH)2 (гашёная известь) и CaO (негашёная известь). В связи с этим происходит разрушение и других компонент цементного камня: гидросиликатов, гидроалюминатов, гидроферритов, потому что их размеренное существование может быть только в смесях Ca(OH)2 определённой концентрации. Описанный процесс именуется выщелачиванием цементного камня. По результатам исследовательских работ [2] выщелачивание из бетона 16% извести приводит к понижению его прочности приблизительно на 20%, при 30%-ном выщелачивании крепкость понижается уже на 50%. Полное исчерпание прочности бетона наступает при 40-50%-ной потере извести.
Следует учесть, что если приток мягенькой воды малозначительный и она испаряется на поверхности бетона, то гидрат окиси кальция не вымывается, а остаётся в бетоне, уплотняет его, тем прекращая его последующую фильтрацию. Этот процесс именуется самозалечиванием бетона.
Коррозии I вида особо подвержены бетоны на портландцементе. Стойкими оказываются бетоны на пуццолановом портландцементе и шлакопортландцементе с гидравлическими добавкими.
Коррозии II вида. Соответствующим для коррозии II вида является хим разрушение компонент бетона (цементного камня и наполнителей) под воздействием кислот и щелочей.
Кислотная коррозия цементного камня обоснована хим взаимодействием гидрата окиси кальция с кислотами.
а) соляной: Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+H2O.
б) серной: Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+H2O.
в) азотной: Ca(OH)2+H2NO3=Ca(NO)3+H2O.
в итоге чего Ca(OH)2 разрушается.
При фильтрации кислотных смесей через толщу бетона продукты разрушения вымываются, его структура делается пористой, и конструкция утрачивает несущую способность. Таким макаром, скорость коррозии увеличивается с повышением концентрации кислоты и скорости фильтрации.
Воздействия углекислоты на бетон разносторонне. При малой концентрации СO2 углекислота, взаимодействую с известью, карбонизует её, т.е.
Образующийся в итоге хим реакции карбонат кальция CaСO3 является плохорастворимым, потому концентрации его на поверхности защищает бетон от разрушения в зоне контакты с аква средой, наращивает его физическую долговечность.
При высочайшей концентрации СO2 углекислота реагирует с карбонатом, превращая его в легкорастворимый бикарбонат Ca(HСO3)2, который при фильтрации брутальной воды вымывается из бетона, значительно снижая его крепкость.
Таким макаром, скорость разрушения бетона, с одной стороны, находится в зависимости от толщины карбонизированного слоя, а с другой - от притока раствора углекислоты.
В реальных конструкциях процесс коррозии бетона оценивается по результатам анализа товаров фильтрации: если в фильтрате находится бикарбонат Ca(HСO3)2, то это свидетельствует о развитии коррозии. Неопасным для бетона считается раствор углекислоты с содержанием СO2 10 резко понижается из-за образования нерастворимых гидратов закиси железа. Смеси едких щелочей и карбонаты щелочных металлов фактически не разрушают арматуру, если их концентрация не превосходит 40.
Солевая коррозия арматуры находится в зависимости от природы анионов и катионов, содержащихся в аква смесях солей.
В присутствии сульфатов, хлоридов и нитратов щелочных металлов, отлично растворимых в воде, солевая коррозия усиливается. И, напротив, присутствие карбонатов и фосфатов, образующих нерастворимые продукты коррозии на анодных участках, содействует затуханию коррозии. На интенсивность солевой коррозии арматуры оказывает влияние кислород, который окисляет ионы двухвалентного железа и понижает перенапряжение водорода на катодных участках. С увеличением концентрации кислорода скорость коррозии возрастает.
Рассматривая воздействие газов, следует особо отметить злость окислов азота NO, NO2, N2O и хлора Cl, которые в присутствии воды вызывают сильную коррозию арматуры.
Практика обследования железобетонных конструкций, соприкасающихся с грунтом, показывает на личные случаи разрушения арматуры блуждающими токами, которые возникают из-за утечек электроэнергии с рельсов электрифицированных стальных дорог, работающих на неизменном токе, либо других источников. В месте входа тока в конструкцию появляется катодная зона, а в месте выхода - анодная, либо зона коррозии. Опыты демонстрируют, что блуждающие токи распространяются на 10-ки км в стороны от источника, фактически не утрачивая силы тока, которая может достигать сотки ампер. Расчёты с внедрением закона Фарадея демонстрируют, что ток силою всего в 1-2А, стекая с конструкции, в течение года может уносить до 10кг железа. Обычно скорость разрушения арматуры блуждающими токами приметно превосходит скорость разрушения от хим коррозии. Небезопасной для конструкции считается плотность тока При анализе брутальных воздействий на железобетонные конструкции учитываются причины, сопутствующие коррозии арматуры, и, не считая того, разрабатываются надлежащие защитные мероприятия.
Требования к армированию конструкций, работающих в брутальной среде.
В согласовании с советами [4] не допускается внедрение в предварительно-напряжённых конструкциях, эксплуатируемых в сильноагрессивных газообразных и водянистых средах, стержневой арматуры класса A-V и термически упрочнённой арматуры всех классов. Нельзя также использовать проволочную арматуру класс B-II, Bp-II и стержневую классов A-V, Aт-IV в конструкциях из бетона на пористых заполнителях, эксплуатируемых в брутальной среде, если не предусмотрены особые защитные покрытия.
Покрытыя цинком арматура рекомендуется к применению исключительно в тех случаях, когда нереально обеспечить требуемую плотность бетона и толщину слоя защиты.
Восстановление эксплуатационных свойств конструкции с корродированной арматурой.
Образование товаров хим коррозии на арматуре наращивает её объём, вследствие чего бетон слоя защиты механически разрушается. Это выражается в возникновении волосных трещинок по направлению арматурного стержня. С течением времени трещинкы раскрываются, бетон слоя защиты отслаивается, и корродированная арматура оголяется. Для восстановления эксплуатационных свойств нужно при помощи железной щётки либо пескоструйного аппарата очистить арматуру от ржавчины и оценить степень её коррозии. Если коррозией повреждено более 50% площади сечения арматурного стержня, то повреждённый участок вырезается и делается его подмена на новый, равноценный по площади стержень, привариваемый электродуговой сваркой. При площади наименее 50% повреждённый участок не вырезается, а на него наваривается дополнительный стержень усиления, компенсируемый разрушенное сечение.
На все оголённые участки арматуры наносится защитное покрытие из эпоксидки, обладающей неплохой адгезией к бетону и стали.
Неплохой защитой арматуры также является послойное нанесение торкретбетона шириной слоёв 1-1,5см, приготовленного на консистенции цемент: песок=1:2 (1:3) и наносимого на обрабатываемую поверхность с расстояния 1-1,2 м.
Свойства бетонного покрытия (плотность бетона, толщина слоя защиты), независимо от метода нанесения покрытия, должны соответствовать показателям и требованиям, представленным в таблицах 3 и 4.
Таблица № 3. Требования к бетону конструкций, эксплуатируемых в брутальных средах.
Трещинкы в железобетонных конструкциях.
Трещинкы в железобетонных конструкциях эксплуатируемых построек встречаются довольно нередко, являясь следствием ряда обстоятельств. Они могут появляться как от силового воздействия на конструкции, так и в итоге температурных и усадочных напряжений в бетоне.
Ввиду огромного контраста, трещинкы обычно делятся по последующим признакам.
а) трещинкы от наружных силовых воздействий при эксплуатации конструкций Т.
б) трещинкы от силового воздействия при неверном складировании, перевозке и монтаже конструкций Тм.
в) трещинкы от силового воздействия при обжатии бетона предварительно-напряжённой арматурой То.
г) трещинкы технологические (от усадки бетона, отвратительного уплотнения бетонной консистенции, неравномерного паропрогрева, жесткого режима тепловлажностной обработки бетона) Ту.
д) трещинкы, образовавшиеся в итоге коррозии арматуры, Тк.
а) трещинкы, указывающие на аварийное состояние конструкции.
б) трещинкы, увеличивающие водопроницаемость бетона (в резервуарах, трубах, стенках подвала.
в) трещинкы, снижающие долговечность конструкции из-за насыщенной коррозии арматуры.
Возможно Вам будут интересны работы похожие на: Диагностика и испытание строительных конструкций.
*