Измерение трещин. Мониторинг трещин

В задачи дефектоскопии строительных материалов и конструкций входит выявление различных дефектов: микро- и макротрещин, пустот, включений инородных тел и др. Кроме того, методами дефектоскопии можно установить без вскрытия бетона расположение арматуры в железобетонных конструкциях, а также сечение металлических конструкций, скрытых в толще стен или перекрытий.

Для поиска дефектов в бетоне и стали применяют методы ультразвуковой дефектоскопии(импульсный и непрерывного излучения), при этом используют способность ультразвуковых волн отражаться от границ материалов различной плотности. Различают метод (эхо), основанный на отражении ультразвуковых волн, и метод сквозного прозвучивания (метод теневой дефектоскопии). Сочетание этих методов позволяет определить наличие и месторасположение дефектов с достаточной точностью. Реализация ультразвуковой дефектоскопии осуществляется известными приборами (см. табл. 3.1) типа УКБ-1 и другими по ГОСТ 17624—87.

Ширину раскрытия трещин в строительных конструкциях обычно определяют с помощью микроскопов МПБ-2 (см. рис. 3.15) с ценой деления 0,02 мм, пределом измерения 6,5 мм и прибора МИР-2 с пределами измерения от 0,015 до 0,6 мм. Динамику развития трещин во времени устанавливают с помощью маяков различного типа. Например, для наблюдения за трещинами в кирпичной кладке на них устанавливают гипсовые, стеклянные или металлические маяки (рис. 4.3). Гипсовые и стеклянные маяки устанавливают на стене, предварительно очищенной от штукатурки, на алебастровом или цементном растворе. Металлические маяки обычно изготавливают из кровельной стали и крепят к стене гвоздями или клеем и окрашивают краской. На маяках ставят номер и дату. Данные заносят в специальный журнал.

Глубину трещин устанавливают, применяя иглы и проволочные щупы в сочетании с приведенными выше ультразвуковыми методами.

Оценка поверхностного состояния строительных конструкций в труднодоступных местах на расстоянии до 7,5 м осуществляется с помощью оптического прибора РВП-451.

Наличие металла в перекрытиях, стенах и других конструкциях можно определить, пользуясь металлоискателем МИ-1, выпускаемым заводом АКХ им. К. Д- Панфилова.

Для определения диаметра арматуры и толщины защитного слоя бетона железобетонных конструкций и сечения металлических элементов конструкций, скрытых в перекрытиях, стенах и т.п., применяют приборы типа ВИМ, ИЗС, ТЗС, ИСМ (см. рис. 3.16) и др. Принцип их действия основан на измерении магнитной проницаемости материалов по ГОСТ 22904-78 или на радиационных методах по ГОСТ 17625—83.

С этой же целью используют методы просвечивания иионизирующих излучений — радиоизотопные методы по ГОСТ 17623—87 (см. табл. 3.1).

Для измерения механических напряжений в металле, возникших в результате сварки, и обнаружения трещин (ГОСТ 14782—86) может быть использован прибор ИНТ-М2 в комплекте с выносимыми датчиками ВД-1 и ВД-2.

9. обследование оснований и фундаментов. Основные дефекты, причины, последствия, рекомендации по устранению

5.2.2. В состав работ по обследованию грунтов оснований и фундаментов зданий (сооружений) включают:

- изучение имеющихся материалов по инженерно-геологическим исследованиям, проводившимся на данном или на соседних участках;

- изучение планировки и благоустройства участка;

- изучение материалов, относящихся к заложению фундаментов исследуемых зданий и сооружений;

- проходку шурфов, преимущественно вблизи фундаментов;

- бурение скважин с отбором образцов грунта, проб подземных вод и определением их уровня;

- зондирование грунтов;

- испытания грунтов статическими нагрузками;

- исследования грунтов геофизическими методами;

- лабораторные исследования грунтов оснований и подземных вод;

- обследование состояния искусственных свайных оснований и фундаментов.

5.2.3. При обследовании оснований и фундаментов:

- уточняют инженерно-геологическое строение участка застройки;

- отбирают пробы грунтовых вод для оценки их состава и агрессивности (при необходимости);

- определяют типы фундаментов, их форму в плане, размер, глубину заложения, выявляют выполненные ранее усиления фундаментов и закрепления оснований;

- устанавливают повреждения фундаментов и определяют прочность материалов их конструкций;

- отбирают пробы для лабораторных испытаний материалов фундаментов;

- устанавливают наличие и состояние гидроизоляции.

Основными причинами дефектов и повреждений фундаментов являются:

1.Ошибки при проведении инженерных изысканий и проектировании.

2.Нарушение технологии работ при подготовке основания:

переборы грунта;

некачественное уплотнение грунта;

промерзание грунта;

замачивание грунта.

3.Нарушение технологии работ при возведении фундаментов:

несоответствие марок раствора и класса бетона проекту;

нарушение правил армирования;

несоответствие марок кирпича и бутового камня;

отсутствие перевязки фундаментных блоков;

выполнение обратной засыпки пазух пучинистыми грунтами.

4.Нарушение правил технической эксплуатации фундаментов:

подтопление подвалов;

повышение агрессивности грунтовых вод;

промерзание оснований;

перегрузка фундаментов;

механические повреждения при вскрытии фундаментов, вводе и замене коммуникаций;

устройство подземных технологических помещений;

динамические воздействия (сейсмические и взрывные, изменение или нарушение режима работы оборудования, движение транспорта, строительные работы вблизи здания);

резкие колебания температуры в помещениях;

старение материалов фундамента и гидроизоляции;

ведение строительства рядом с существующими зданиями без принятия соответствующих мер по их защите.

 

Наиболее характерными признаками деформаций грунтовых оснований являются:

неравномерные и местные просадки;

фактические осадки, превышающие допустимые значения;

выпирание грунта основания из-под подошвы фундамента.

Основными причинами деформаций грунтового основания являются:

превышение нагрузок на основание;

внешние динамические воздействия (сейсмические и взрывные, изменение или нарушение режима работы оборудования, движение транспорта, строительные работы вблизи здания);

изменение уровня грунтовых вод, температурного и аэрационного режима, а также физико-механических характеристик грунтов основания в период строительства и эксплуатации;

малая глубина заложения фундаментов;

ошибки при проведении инженерно-геологических изысканий и проектировании.

Наиболее характерными дефектами и повреждениями фундаментов являются:

местные просадки оснований, в результате которых в стенах кирпичных зданий появляются трещины; в крупнопанельных и крупноблочных зданиях расходятся швы, вызывая появление течей и сквозняков; в производственных зданиях возникает опасность падения мостовых кранов из-за перекоса колонн;

появление вертикальных и косых трещин в теле самих фундаментов;

сколы, изломы и вывалы в теле фундаментов;

выщелачивание солей из цементно-песчаного раствора и бетона;

оголение арматуры, коррозионные явления в теле бетонных фундаментов;

расслоение кладки и выпадение отдельных камней в бутовых фундаментах;

разрушение материала камней и раствора в швах каменной кладки фундаментов;

отслоение или разрушение защитного слоя бетона в железобетонных панелях стен подвала;

появление сырости;

вымывание основания;

пучение грунтов;

гниение элементов деревянных фундаментов;

повреждения вертикальной и горизонтальной гидроизоляции фундаментов.

10. дефекты бетонных и железобетонных конструкций. Причины, последствия, рекомендации по устранению

Независимо от типа здания, его конструктивной и расчетной схемы общие характерные дефекты железобетонных конструкций приведены ниже.

№ п/п	Вид повреждения и дефекта, место расположения и характерные признаки обнаружения	Вероятные причины возникновения и методы обнаружения	Возможные последствия и меры по предупреждению дальнейшего развития или по устранению
	Волосяные трещины, не имеющие четкой ориентации, появляющиеся при изготовленни в основном на верхней поверхности	Усадка в результате принятого режима температурно-влажностной обработки, состава бетонной смеси, свойств цемента. Метод выявления - визуальный	На несущую способность не влияют, могут снизить долговечность. Заделка трещин раствором
	Волосяные трещины вдоль арматуры, следы ржавчины на поверхности бетона	Коррозия арматуры (слой коррозии до 0,5 мм) при потере бетоном защитных свойств (например, при карбонизации). Раскалывание бетона при нарушении сцепления с арматурой. Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности до 5%. Может снизится долговечность. Усиление - при необходимости. Восстановление защитного слоя
	Сколы бетона	Механические воздействия. Метод выявления - визуальный	При расположении в сжатой зоне - снижение несущей способности за счет уменьшения площади сечения. При расположении в растянутой зоне на несущую способность не влияют, но снижают жесткость элемента. Установка обойм по расчету. Заделка сколов мелкозернистым бетоном
	Промасливание бетона	Технологические протечки. Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности за счет снижения прочности бетона до 30%. Устранение протечек. Усиление по расчету, снятие промасленного слоя. Установка обойм или армосеток, обетонирование
	Трещины вдоль арматурных стержней с шириной раскрытия до 3 мм. Явные следы коррозии арматуры	Развиваются в результате коррозии арматуры из волосяных трещин. Толщины продуктов коррозии до 3 мм. Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности в зависимости от толщины слоя коррозии и размеров выключенного из работы бетона сжатой зоны. Кроме того, уменьшение несущей способности нормальных сечений до 20% в результате нарушения сцепления арматуры с бетоном. При расположении на опорных участках - состояние аварийное. Усиление по расчету, восстановление защитного слоя
	Отслоение защитного слоя бетона	Коррозия арматуры - дальнейшее развитие дефектов в п.2 и п.5. Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности в зависимости от уменьшения площади сечения арматуры в результате коррозии и уменьшения размеров поперечного сечения сжатой зоны. Кроме того, снижение прочности нормальных сечений до 30% в результате нарушения сцепления арматуры с бетоном. Снижена жесткость элементов При расположении дефекта на опорном участке - состояние аварийное. Усиление по расчету, восстановление защитного слоя
	Нормальные трещины в изгибаемых конструкциях и в растянутых элементах конструкций шириной раскрытия для стали класса: А240 - более 0,5 мм; А300, А400, А500, А600 - более 0,4 мм; в остальных случаях - более о,3 мм	Перегрузка конструкций. Смещение растянутой арматуры. Для преднапряженных конструкций - малая величина натяжения арматуры при изготовлении. Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности и жесткости элементов. Разгрузка и усиление по расчету
	То же, что в п.7, но имеются трещины с разветвленными концами	Перегрузка конструкций в результате снижения прочности бетона илинарушения сцепления арматуры с бетоном. Метод выявления - визуально-инструментальный	Состояние аварийное. Немедленная разгрузка и усиление по расчету
	Наклонные трещины со смещением участков балки относительно друг друга и наклонные трещины, пересекающие арматуру	Перегрузка конструкций. Нарушение анкеровки арматуры. Метод выявления - визуально-инструментальный	Состояние аварийное. Немедленная разгрузка и усиление по расчету
	Относительные прогибы, превышающие предельно допустимые по нормам проектирования	Перегрузка конструкций. Метод выявления - инструментальный	Степень опасности определяется в зависимости от наличия других дефектов. Например, наличие этого дефекты и по п.7 - состояние аварийное. Разгрузка и усиление по расчету
	Повреждения арматуры и закладных деталей (надрезы, вырывы)	Механические воздействия, коррозия арматуры. Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности. Усиление по расчету
	Выпучивание сжатой арматуры, продольные трещины в сжатой зоне, шелушение бетона сжатой зоны	Перегрузка конструкций. Метод выявления - визуально-инструментальный	Состояние аварийное. Разгрузка и усиление по расчету
	Уменьшение площадок опирания против проектных	Ошибки при изготовлении и монтаже. Метод выявления - инструментальный	Возможно снижение несущей способности. Усиление по расчету
	Разрывы или смещения поперечной арматуры в зоне наклонных трещин	Перегрузка конструкций. Метод выявления - инструментальный	Состояние аварийное. Разгрузка и усиление по расчету
	Отрыв анкеров от пластин закладных деталей, деформация соединительных элементов, расхождение стыков	Наличие воздействий, не предусмотренных при проектировании. Метод выявления - визуально-инструментальный	Состояние аварийное. Разгрузка и усиление по расчету
	Трещины, вывалы и оголение арматуры в зоне проходы коммуникаций через стены, перекрытия и покрытия	Механические повреждения при пробивке отверстий и проемов с оголением и вырезкой арматуры, вибрация. Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности. Усиление по расчету
	Трещины, выбоины, раскалывание фундаментов под оборудование, вырыв анкерных болтов	Вибрации, снижение прочности бетона, промасливание. Метод выявления - визуально-инструментальный	Состояние предаварийное. Устранение вибрации. Восстановление фундаментов с усилением
	Высолы на поверхности бетона	Воздействие агрессивной среды, неправильное применение химдобавок. Метод выявления - визуально-инструментальный, лабораторный	Снижение несущей способности за счет коррозии арматуры и бетона. Восстановление защитных покрытий. В необходимых случаях - усиление по расчету
	Наличие следов сажи и копоти, шелушение отдельных слоев поверхности бетона, небольшие сколы бетона	Воздействие очагового пожара. Метод выявления - визуальный	Снижение несущей способности. Конструкции требуют восстановления поврежденных поверхностей
	Полное покрытие поверхности сажей и копотью, сколы и обнажение арматуры по углам, обнажение арматурной сетки плоских элементов до 10%, отделение бетона без обрушения (глухой звук при простукивании), трещины до 0,5 мм	Среднее воздействие пожара. Метод выявления - визуально-инструментальный	Снижение несущей способности и жесткости элементов. Конструкции требуют усиления по расчету с увеличением сечений
	Цвет бетона - желтый, сколы до 30%, обнажение арматуры до 50%, трещины до 1,0 мм	Сильное воздействие пожара. Метод выявления - визуально-инструментальный	Аварийное состояние. Конструкции требуют усиления по расчету с увеличением сечений бетона и арматуры и устройством дополнительных опор

11. механические неразрушающие методы определения прочностных характеристик бетона

БЕТОНЫ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ МЕХАНИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ГОСТ 22690-88

Механические методы неразрушающего контроля применяют для определения прочности бетона всех видов нормируемой прочности, контролируемых по ГОСТ 18105-86, а также для определения прочности бетона при обследовании и отбраковки конструкций.

1.4.Испытания проводят при положительной температуре бетона.

2.1.Прочность бетона определяют при помощи приборов, предназначенных для определения косвенных характеристик, прошедших метрологическую аттестацию по ГОСТ 8.326-89 и отвечающих требованиям, приведенным в табл. 2.

2.2.Инструмент для измерения диаметра или глубины отпечатков (угловой масштаб по ГОСТ 427-75, штангенциркуль по ГОСТ 166-89 и др.), используемый для метода пластических деформаций, должен обеспечивать измерения с погрешностью не более ±0,1 мм, а инструмент для измерения глубины отпечатка (индикатор часового типа по ГОСТ 577-68 и др.) - с погрешностью не более ±0,01 мм.

2.3.Для метода отрыва со скалыванием следует применять анкерные устройства по приложению 2.

Допускается применять также другие анкерные устройства, глубина заделки которых должна быть не менее максимального размера крупного заполнителя бетона испытываемой конструкции.

2.4. Для метода скалывания ребра следует использовать приборы по приложению 3.

2.5. Для метода отрыва следует использовать стальные диски диаметром не менее 40 мм, толщиной не менее 6 мм и не менее 0,1 диаметра, с параметром шероховатости приклеиваемой поверхности не менее Ra 20 мкм по ГОСТ 2789-73. Клей для приклейки диска должен обеспечивать прочность, при которой разрушение происходит по бетону. Допускается использовать клеи, приведенные в приложении 4.

3.1. Для определения прочности бетона в конструкциях предварительно устанавливают градуировочную зависимость между прочностью бетона и косвенной характеристикой прочности (в виде графика, таблицы или формулы).

Для метода отрыва со скалыванием, в случае применения анкерных устройств в соответствии с приложением 2, и для метода скалывания ребра, в случае применения приборов в соответствии с приложением 3, допускается использовать градуировочные зависимости, приведенные в приложениях 5 и 6 соответственно.

3.2. Для методов упругого отскока, ударного импульса, пластической деформации и отрыва градуировочные зависимости устанавливают конкретно для каждого вида прочности из указанных в п. 1.3; для методов отрыва со скалыванием и скола ребра допускается устанавливать единую градуировочную зависимость независимо от вида прочности.

.5. Шероховатость поверхности участка бетона конструкции при испытании методами отскока, ударного импульса, пластической деформации должна соответствовать шероховатости поверхности кубов, испытанных при установлении градуировочной зависимости. В необходимых случаях допускается зачистка поверхности конструкции.

При испытании методом пластической деформации при вдавливании, если нулевой отсчет снимают после приложения начальной нагрузки, требования к шероховатости поверхности бетона конструкций не предъявляют.

4.6.1. При испытании методом упругого отскока расстояние от мест проведения испытания до арматуры должно быть не менее 50 мм..

4.7.1. При испытании методом пластической деформации расстояние от мест проведения испытаний до арматуры должно быть не менее 50 мм.

4.8.1. При испытании методом ударного импульса расстояние мест проведения испытания до арматуры должно быть не менее 50 мм.

4.9.1. При испытании методом отрыва участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры.

4.10.1. При испытании методом отрыва со скалыванием участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры.

4.11.1. При испытании методом скалывания ребра на участке испытания не должно быть трещин, околов бетона, наплывов или раковин высотой (глубиной) более 5 мм. Участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия предварительно напряженной арматуры.

12. физические неразрушающие методы определения прочностных характеристик бетона

Физические методы основаны на зависимости прочности бетона от физических характеристик:
ультразвуковые приборы основаны на измерении времени распространения ультразвука в бетоне и базы прозвучивания, по которым рассчитывают скорость ультразвуковой волны (V_y3) .

радиоизотопные приборы основаны на определении плотности (ρ₀) по интенсивности -излучения и по ранее установленным зависимостям

При использовании приборов неразрушающего действия большое значение играет их тарирование. При тарировании образцы материала испытывают приборами неразрушающего контроля, а затем подвергают разрушению на гидравлическом прессе. На основе полученных результатов строят тарировочный график (или составляют таблицы) зависимости предела прочности при сжатии R от показаний тарируемого прибора .

Каждый из неразрушающих методов дает сведения только о некоторых свойствах материалов, не может быть универсальным и полностью заменить механические испытания. В связи с этим наиболее полные и объективные результаты могут быть получены при комплексном использовании физических и механических методов контроля. Это позволяет определить структуру материала, его однородность, выявить дефекты в конструкции, получить сведения о физико-механических свойствах материалов. Использование статистических методов контроля прочности бетона расширяет наши представления о критериях качества материалов.

 

Ультразвуковые измерения в бетоне проводят способами сквозного или поверхностного прозвучивания.

При измерении времени распространения ультразвука способом сквозного прозвучивания ультразвуковые преобразователи устанавливают с противоположных сторон образца или конструкции.

Для определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры в железобетонной конструкции при обследованиях применяют магнитные, электромагнитные методы по ГОСТ 22904-93 или методы просвечивания и ионизирующих излучений по ГОСТ 17623-87 с выборочной контрольной проверкой получаемых результатов путем пробивки борозд и непосредственными измерениями.