Определение дефектов в ж/б и каменных конструкциях

Рис. Характерные трещины в изгибаемых железобетонных элементах, работающих по балочной схеме 1 - нормальные трещины в зоне максимального изгибающего момента; 2 - наклонные трещины в зоне максимальной поперечной силы; 3 - трещины и раздробление бетона, в сжатой зоне элемента

Вертикальные и наклонные  трещины в пролетных участках балок и прогонов свидетельствуют  о недостаточной их несущей способности по изгибающему моменту.

Раздробление бетона сжатой зоны сечений изгибаемых элементов  указывает на исчерпание несущей  способности конструкции;

б) в плитах возникают  следующие трещины:

• в средней части плиты, имеющие направление поперек рабочего пролета с максимальным
• раскрытием на нижней поверхности плиты;
• на опорных участках, имеющие направление поперек рабочего пролета с максимальным
• раскрытием на верхней поверхности плиты;
• радиальные и концевые, с возможным отпаданием защитного слоя и разрушением бетона плиты;
• вдоль арматуры по нижней плоскости стены.

Трещины на опорных участках плит поперек рабочего пролета свидетельствуют  о недостаточной несущей способности  по изгибающему опорному моменту.

Характерно развитие трещин силового происхождения на нижней поверхности плит с различным соотношением сторон (рис. 6.2). При этом бетон сжатой зоны может быть не нарушен. Смятие бетона сжатой зоны указывает на опасность полного разрушения плиты;

Рис. Характерные трещины на нижней поверхности плит а - работающих по балочной схеме при l2/l1 ³ 3; б - опертых по контуру при l2/l1 < 3; в - тоже при l2/l1 = 1; г - опертых по трем сторонам при l3/l1 £ 1,5; д - то же, при l2/l1 > 1,5

в) в колоннах образуются вертикальные трещины на гранях колонн и горизонтальные.

Вертикальные трещины на гранях колонн могут появляться в результате чрезмерного изгиба стержней арматуры. Такое явление может возникнуть в тех колоннах и их зонах, где редко поставлены хомуты (рис. 6.3).

Горизонтальные трещины в железобетонных колоннах не представляют непосредственной опасности, если ширина их невелика, однако через такие трещины могут в арматуру попасть увлажненный воздух и агрессивные реагенты, вызывая коррозию металла.

Появление продольных трещин вдоль арматуры в сжатых элементах  свидетельствует о разрушениях, связанных с потерей устойчивости (выпучиванием) продольной сжатой арматуры из-за недостаточного количества поперечной арматуры;

Рис. Трещины вдоль продольной арматуры в сжатых элементах

Рис. Трещины по всей высоте сечений элементов, изгибаемых в двух плоскостях

Рис. Трещины в опорной части предварительно напряженного элемента 1 - при нарушении анкеровки напряженной арматуры; 2 - при недостаточности косвенного армирования сечения на действие усилия обжатия

Рис. Характерные повреждения силового происхождения в железобетонных фермах с нижним предварительно напряженным поясом 1 - наклонная трещина опорного узла; 2 - откол лещадок; 3 - лучеобразные и вертикальные трещины, 4 - горизонтальная трещина; 5 - вертикальные (нормальные) трещины в растянутых элементах; 6 - наклонные трещины в сжатом поясе фермы; 7 - трещины в узле нижнего пояса в месте примыкания растянутого раскоса

г) появление в изгибаемых элементах поперечной, практически перпендикулярной продольной оси элемента, трещины, проходящей через все сечение (рис. 6.4), может быть связано с воздействием дополнительного изгибающего момента в горизонтальной плоскости, перпендикулярной плоскости действия основного изгибающего момента (например, от горизонтальных сил, возникающих в подкрановых балках). Такой же характер имеют трещины в растянутых железобетонных элементах, но при этом трещины просматриваются на всех гранях элемента, опоясывают его;

д) трещины на опорных участках и торцах железобетонных конструкций.

Обнаруженные трещины  у торцов предварительно напряженных  элементов, ориентированные вдоль  арматуры, указывают на нарушение  анкеровки арматуры. Об этом же свидетельствуют  и наклонные трещины в приопорных участках, пересекающие зону расположения предварительно напряженной арматуры и распространяющиеся на нижнюю грань края опоры (рис. 6.5);

е) элементы решетки раскосных  железобетонных ферм могут испытывать сжатие, растяжение, а в опорных  узлах - действие перерезывающих сил. Характерные повреждения при разрушении отдельных участков таких ферм приведены на рис. 6.6. в опорном узле могут возникнуть помимо тещин 1, 2 (рис. 6.5) повреждения типа 1, 2, 4 (рис. 6.6). Появление горизонтальных трещин в нижнем преднапряженном поясе типа 4 (см. рис. 6.6) свидетельствует об отсутствие или недостаточности поперечного армирования в обжатом бетоне. Нормальные (перпендикулярные к продольной оси) трещины типа 5 (см. рис. 6.5) появляются в растянутых стержнях при необеспеченности трещиностойкости элементов. Появление повреждений в виде лещадок типа 2 свидетельствует об исчерпании прочности бетона на отдельных участках сжатого пояса или на опоре.

Дефекты в виде трещин и отслоения бетона вдоль арматуры железобетонных элементов могут  быть вызваны и коррозионным разрушением арматуры. В этих случаях происходит нарушение сцепления продольной и поперечной арматуры с бетоном. Нарушение сцепления арматуры с бетоном за счет коррозии можно установить простукиванием поверхности бетона (при этом прослушиваются пустоты).

Продольные трещины  вдоль арматуры с нарушением сцепления  ее с бетоном могут быть вызваны  и температурными напряжениями при  эксплуатации конструкций с систематическим  нагревом свыше 300 °С или последствиях пожара.

В изгибаемых элементах, как правило, появлению трещин способствует увеличение прогибов и углов поворота. Недопустимыми (аварийными) можно считать прогибы изгибаемых элементов более 1/50 пролета при ширине раскрытия трещин в растянутой зоне более 0,5 мм. Значения предельно допустимых прогибов для железобетонных конструкций приведены в табл. 6.1.

Определение и оценку состояния лакокрасочных покрытий железобетонных конструкций следует  производить по методике, изложенной в ГОСТ 6992-68. При этом фиксируются  следующие основные виды повреждений: растрескивания и отслоения, которые характеризуются глубиной разрушения верхнего слоя (до грунтовки), пузыри и коррозионные очаги, характеризуемые размером очага (диаметром), мм. Площадь отдельных видов повреждений покрытия выражают ориентировочно в процентах по отношению ко всей окрашенной поверхности конструкции (элемента).

Таблица.

Значения предельно допустимых прогибов железобетонных конструкций

Эффективность защитных покрытий при воздействии на них  агрессивной производственной среды  определяется по состоянию бетона конструкций после удаления защитных покрытий.

В процессе визуальных обследований производится ориентировочная оценка прочности бетона. В этом случае можно использовать способ простукивания  и руководствоваться данными, приведенными в табл. 2.2. Метод основан на простукивании поверхности конструкции молотком массой 0,4-0,8 кг непосредственно по очищенному растворному участку бетона или по зубилу, установленному перпендикулярно поверхности элемента. При этом для оценки прочности принимаются минимальные значения, полученные в результате не менее 10 ударов. Более звонкий звук при простукивании соответствует более прочному и плотному бетону. Для получения более достоверных данных о прочности бетона следует применять методы и приборы, приведенные в разделах 6.3-6.7.

При наличии увлажненных  участков и поверхностных высолов  на бетоне конструкций определяют величину этих участков и причину их появления.

Результаты визуального  осмотра железобетонных конструкций  фиксируют в виде карты дефектов, нанесенных на схематические планы или разрезы здания, или составляют таблицы дефектов с рекомендациями по классификации дефектов и повреждений с оценкой категории состояния конструкций.

 

5.Методы проникающих излучений для контроля строительных конструкций.

Физическая  основа методов состоит в регистрации  величины ослабления проникающего излучения  после прохождения его через  материал конструкции .

Классификация методов проникающих излучений:

-          радиоизотопный метод контроля;

-          рентгеновский метод контроля;

-          нейтронный метод контроля.

Изотопный метод  контроля:

Источниками излучения  служат радиоактивные изотопы (кобальт-60, селен-75, цезий-137).

Преимущество  – постоянный источник излучения.

Недостаток  – необходимость наличия защиты.

Ренетнеговский  метод контроля:

Источниками излучения  – высоковольтная рентгеновская  трубка.

Преимущество  – контролируемое излучение.

Недостаток  – необходимость источников высокого напряжения, проникающая способность  значительно ниже, чем у гамма-излучения.

Нейтронный  метод контроля :

Источниками излучения  – нейтроны. Они не взаимодействуют  материалом конструкции и обладают наибольшей проникающей способностью.  

 

Принцип взаимодействия излучения с конструкционным  материалом  

 

I – интенсивность зарегистрированного излучения прошедшего через контролируемую конструкцию;

I₀ – начальная интенсивность источника;

r – толщина просвечиваемого слоя;

m – линейный коэффициент поглощения (степень поглощения на единицу толщины материала);

r – плотность материала.

 

 

 

 

Способы регистрации 

1.      Экспонирование пленки;

2.      Газоразрядные счетчики (Гейгера-Мюллера);

3.      Сцинтиляционные счетчики;

4.      Люминесцентный экран;

5.      Телевизионные мониторы и т.д.  

 

 

 

Контроль  армирования железобетонных конструкций методами проникающих излучений:

 

 

Выполнив все  геометрические измерения можно  вычислить диаметр арматуры, ее расположение, величину защитного слоя бетона.

 

6.Магнитные и электромагнитные методы.

Магнитные и  электромагнитные методы служат для определения положения и диаметра арматуры в железобетоне, а также усилие натяжения арматуры.

Определение положения  и диаметра арматуры (электромагнитный метод):

 

 

Прибор показывает величину защитного слоя бетона при  заданном диаметре арматуры. Для определения фактического диаметра арматуры и толщины защитного слоя бетона используют диэлектирескую прокладку известной толщины. Производят измерения защитного слоя бетона по возможным диаметрам без прокладки и затем с прокладкой. Диаметр, при котором разница величин защитного слоя бетона без прокладки и с прокладкой составит ровно толщину прокладки (или величину наиболее близкую к ней) является верным.

 

Предельная  глубина определения арматуры зависит  от диаметра арматуры и составляет:

100мм при диаметре арматуры 6мм

150мм при диаметре  арматуры 10-14мм 

Определение усилия натяжения арматуры в ж/б.

1) тензорезисторный  метод (тензорезисторы устанавливаются  на арматуру заранее; гидроизоляция) 

2) магнитный  метод (нанесение разнополярной  магнитной метки)

 

 

H – магнитное напряженное поле в пределах метки

 

 

Измерительные приборы позволяют определить релаксацию напряжений по изменению уровня магнитного потока

 

7.Акустические методы определения дефектов каменных и ж/б конструкций.  

 

1.     Ультразвуковой импульсный метод;

2.     Низкочастотный звуковой (ударный метод);

3.     Резонансный виброакустический метод;

4.     Метод акустической эмиссии;

5.     Поляризационно-акустический метод

Ультразвуковой импульсный метод (УЗИ).

Физическая  основа метода – наличие зависимости между скоростью распространения ультразвука и свойствами материалов.

Применяемые частоты:

-       для бетона  40кГц – 200кГц

-       для металла  1МГц – 5МГц

Для бетона применение УЗИ позволяет:

-       определить прочность бетона;

-       проверить однородность бетона;

-       определить модуль упругости, модуль сдвига, коэффициент Пуассона;

-       определить наличие дефектов;

-       определить глубину развития трещин в конструкциях;

-       проконтролировать процесс трещинообразования (при научных исследованиях).

В большинстве  случаев ультразвук создается с  помощью специальных материалов – пьезоэлектриков.

 

 

Основной регистрируемый параметр – время распространения  УЗК.

Основные возможные  погрешности – от качества контакта излучателя и приемника колебаний с конструкцией.

 

Определение упругих характеристик бетона.

Определение динамического  модуля упругости:

где к- коэффициент  формы 

  - для стержня с минимальным  размером 

  - для пластины;

  - для трехмерного тела;

Определение динамического  коэффициента Пуассона:

- динамический коэффициент  Пуассона 

Переход от к

: