Допустимые трещины в железобетонных конструкциях: допустимые и недопустимые Компания TechnoFloor

Дефекты железобетонных конструкций: причины и виды дефектов

Безопасность и надежность зданий и сооружений напрямую зависит от их технического состояния. Но выполненные из бетона или железобетона конструктивные элементы строительных объектов в процессе эксплуатации подвергаются разнообразным негативным воздействиям, в результате чего образуются дефекты и повреждения железобетонных конструкций.

Почему в ЖБИ образуются дефекты

Существует множество разных причин, по которых возникают дефекты бетонных конструкций. К наиболее распространенным относят:

• допущенные в процессе проектирования ошибки, состоящие в неправильном определении воздействующих нагрузок, неточностях при создании узлов сопряжения, потери прочности из-за малого количества связующих компонентов, некачественному исследованию и оценке грунтов основания;
• применение некачественных материалов: недостаточная морозостойкость раствора, плохой обжиг кирпича или искривление его граней, отклонение от проекта и использование цемента низших марок раствора при приготовлении раствора;
• низкое качество строительных работ: несоблюдение горизонтальности, отклонение от вертикали столбов и несущих стен, нарушение правил перевязки швов и их толщины, выполнение кладки при слишком низких температурах;
• неравномерность осадки оснований под столбами и фундаментами вследствие неправильно проведенных строительных и земляных работ;
• выполнение отверстий и штраб в ходе строительства, что заметно уменьшает сечение конструктивных элементов.

Каждый из этих факторов или даже несколько в совокупности могут спровоцировать дефекты монолитных железобетонных конструкций. Чтобы предотвратить дальнейшее разрушение объектов из железобетона следует как можно скорее устранить выявленные повреждения и таким образом избежать капитального ремонта.

Какие бывают дефекты, основные виды

Качество и прочность строительных объектов определяется по итогам обследований технического состояния зданий и сооружений, проводимого в соответствии требований СНиП 2.03.01-84.

Выявленные в процессе обследований повреждения по степени важности и опасности разделяют на три группы:

• дефекты, которые не уменьшают долговечности конструкций, не понижают прочностные характеристики. К данной группе относят поверхностные пустоты, раковины, сколы, при которых не произошло оголение арматуры, трещины, раскрытие которых не превышает 0,2 мм. Срочные действия по устранению таких дефектов не требуются. Важно только остановить расширение мелких трещин и предотвратить появление новых;
• дефекты, ухудшающие эксплуатационные характеристики и срок службы изделий. Это трещины на участке рабочей арматуры, раскрытие которых больше 0,1 мм, сколы бетона с оголением арматуры, коррозионные трещины толщиной от 0,2 мм и больше и другие нарушения. В случае обнаружения принадлежащих ко второй группе повреждений приостановить дальнейшее разрушение поможет усиление железобетонных и каменных конструкций СП посредством проведения ремонтных работ;
• дефекты, появление которых существенно ухудшает несущие способности выполненных из ЖБИ конструкций. Сюда относят значительные повреждения защитного слоя, большие пустоты и раковины в бетоне, трещины наклонные в стенах балок и горизонтальные в пролетных строениях или в сопряжении плиты. В зависимости от типа и сложности выявленного повреждения для восстановления несущей способности проводят ремонт по предварительно выполненным поверочным расчетам.

Рассматривая все существующие характерные дефекты сооружений из железобетона, наиболее опасными и часто встречающимися считаются трещин. В зависимости от степени тяжести, причины возникновения и других факторов существует определенная классификация трещин в железобетонных конструкциях.

Какими бывают трещины

Дефекты железобетонных плит перекрытия или других конструктивных элементов, проявляющиеся в виде трещин, классифицируются по нескольким признакам.

По причине возникновения трещины образуются:

• вследствие превышения допустимых нагрузок на конструкцию при ее эксплуатации;
• из-за неправильного складирования изделий, их перевозки и монтажных работ;
• при использовании предварительно напряженной арматуры при обжатии бетона;
• в результате усадки или плохого уплотнения;
• при образовании коррозионных процессов на используемой арматуре.

Выделяют две подгруппы трещин в зависимости от времени их возникновения:

• появившиеся еще до начала эксплуатации конструкций трещины. К ним принадлежат усадочные, возникшие из-за несоблюдения технологии затвердевания бетона и технологичные – образованные при несоблюдении условий и правил транспортирования, складирования и монтажа;
• образовавшиеся в ходе эксплуатации объектов. Выделяют следующие виды дефектов бетонной поверхности: появившиеся вследствие отсутствия или неточного создания деформационных швов; спровоцированные неравномерным проседанием грунта в связи с проведением вблизи земляных или других работ, или же чрезмерным замачиванием грунтовыми водами, прохождении автомагистралей рядом с объектом; вызванные превышающими расчетные показатели силовыми воздействиями.

Кроме этого различают дефекты сборных железобетонных конструкций и целостных, а также группируют повреждения по типу элементов, в которых они возникают.

Трещины в изгибаемых элементах

Образующиеся в изгибаемых частях строительной конструкции трещины разделяются на:

• нормальные, направленные под прямым углом к продольной оси. Максимальной ширины они достигают в крайних растянутых волокнах, входящих в площадь сечения;
• расположенные под наклоном к продольной оси, возникшие в месте изгибающих или перерезывающих моментов. Раскрытие таких трещин начинается уже от середины боковых и направляется в сторону растянутых граней.

Обычно при образовании трещин в изгибаемых элементах увеличиваются углы поворота, что повышает выраженность и прогибов. Если по ширине трещина выше 0,5 мм и при этом сами прогибы занимают больше чем 1/50 всего расстояния пролета, то они считаются аварийными.

В таблице ниже приведены предельно допустимые значения прогибов для железобетонных конструкций.

Элементы конструкций	Предельно допустимые прогибы
1. Подкрановые балки при кранах:
ручных	l/500
электрических	l/600
2. Перекрытия с плоским потолком и элементы покрытия (кроме указанных в поз. 4) при пролетах, м:
l < 6	l/200
6 £ l £ 7,5	3 см
l > 7,5	l/250
3. Перекрытия с ребристым потолком и элементы лестниц при пролетах, м:
l < 5	l/200
5 £ l £ 10	2,5 см
l > 10	l/400
4. Элементы покрытий сельскохозяйственных зданий производственного назначения при пролетах, м:
l < 6	l/150
6 £ l £ 10	4 см
l > 10	l/250
5. Навесные стеновые панели (при расчете из плоскости) при пролетах, м:
l < 6	l/200
6 £ l £ 7,5	3 см
l > 7,5	l/250

Обозначение, принятое в табл. 3: l — пролет балок или плит; для консолей принимается значение l, равное удвоенному вылету консоли.

Примечание. При действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок прогиб балок и плит не должен превышать l/150 пролета и l/75 вылета консоли. Предельно допустимые прогибы по поз. 1 и 5 обусловлены технологическими и конструктивными, а по поз. 2-4 — эстетическими требованиями.

Трещины в предварительно напряженных балках

Армированные арматурой с повышенной прочностью балки соответствуют всем требованиям трещиностойкости. Если в таких конструкциях выявлены трещины, то это указывает на существенные технологические недоработки или на значительные перегрузки.

В таких случаях существуют высокие риски аварии и дефекты требуют немедленного устранения.

Трещины в сжатых элементах

Если по направлению расположенной внутри конструкции арматуры образовались продольные трещины, то это напрямую говорит о потере устойчивости сжатой арматуры. Вследствие понижаются несущие возможности и технические характеристики, что в итоге приводит к аварийному состоянию.

Трещины в плитах перекрытия

Возникающие в плитах дефекты бывают:

• расположенные в поперечном направлении в отношении к рабочему пролету по центру плиты, которые больше всего раскрываются на нижнем ее участке;
• в опорных местах, которые в верхней части плиты достигают максимального расширения;
• концевые и радиальные. В данном случае возможно отпадение защитного слоя, что влечет за собой разрушение бетона;
• вдоль арматуры по нижнему участку стены.

Дефекты могут возникать и в других конструктивных элементах. Для выявления повреждений проводится специальное обследование строительных объектов. По результатам обследований составляется заключение с указанием вида дефектов и причины их образования.

Выявление и устранение дефектов железобетонных конструкций

Своевременное обнаружение и устранение дефектов позволяет предотвратить развитие трещин и других повреждений и продлить срок эксплуатации сооружения без предварительного капитального ремонта.

Одним из распространенных видов выявления повреждений в железобетонных конструкциях считается неразрушающий контроль дефектов бетона. Он позволяет с точностью установить размеры и степень тяжести повреждений.

Для восстановления конструкций используют разные методы устранения дефектов: инъектирование, цементирование, заделка глубоких раковин и пустот, обетонирование и торкретирование поверхности и другие.

Подробно и точно правила как проводить ремонт и устранение дефектов железобетонных конструкций ГОСТ 31384 описывает и до мельчайших подробностей регламентирует технологии проведения восстановительных и защитных работ.

Трещины в бетоне: причины и способы устранения

Образование трещин в бетонных и железобетонных элементах отрицательно влияет на несущую способность строительных конструкций. Кроме того, в результате термических перепадов через них внутрь помещения могут попадать влага и различного вида соли. Причин образования трещин существует множество. Но, независимо от источника появления трещин и характера повреждений, их возникновение требует немедленного проведения ремонтных работ.

Трещины в бетоне: виды и причины образования

Можно назвать две основные причины возникновения трещин в бетонных конструкциях: воздействие внешних нагрузок и внутренние напряжения в самом материале.

Трещины, возникающие под влиянием внешних сил, разделяют на несколько типов.

• Трещины на изгибе располагаются перпендикулярно продольной оси арматуры, которая подвергается растяжению при изгибе.
• Из трещин на изгибе образуются трещины сдвига. Появляются они в зоне поперечных усилий и располагаются по диагонали к осям арматурных стержней.
• Сквозные трещины полностью пронизывают поперечное сечение бетонной конструкции. Появляются при центральном растяжении или при напряжении на растягивание с малой внецентричностью.
• В местах соединения и анкеровки стержней арматуры возникают трещины при соединениях. Они располагаются параллельно арматурным стержням. Причиной образования таких дефектов являются: неграмотная анкеровка арматурных стержней в углах ленточных фундаментов, просадка или пучение грунта, неправильно рассчитанная или плохо закрепленная опалубка, слишком раннее нагружение бетона до момента его полного затвердевания. Трещины при соединениях вызывают расслоение бетонного элемента.

Причинами образования трещин от внешних воздействий также могут быть: неправильный выбор сечения и месторасположения арматурных стержней, слабое уплотнение бетонного элемента вибрированием, недостаточная или неправильная выдержка бетона, химические повреждения. На практике, в основном, встречается сочетание нескольких причин.

Внутренние напряжения в бетонном элементе появляются из-за разницы в температурах поверхностного слоя и ядра. Термическая разница может вызываться следующими причинами:

• слишком быстрым и сильным охлаждением поверхности бетона под воздействием ветра, воды, холодного воздуха;
• интенсивным выделением тепла при гидратации значительной массы цемента в бетоне.

Напряжения, вызванные разницей температур внешнего и внутреннего слоев бетонного элемента, могут превысить величину прочности бетона и привести к образованию трещин. Эти трещины уходят вглубь бетонного элемента на несколько сантиметров и имеют способность закрываться при выравнивании температур внешнего и внутреннего слоев.
Такие трещины следует отличать от волосяных трещин в бетоне, которые также образуются в результате температурных перепадов. Волосяные трещины — это мелкие поверхностные трещины в бетоне, которые являются допустимыми.

Узнайте у профессионалов, как проверить качество бетона, ведь некачественный бетон — одна из основных причин трещин.

Как избежать появления трещин при бетонировании в зимних условиях, можно прочитать здесь.

Нужен бетон? Наши цены вас приятно удивят.

Способы заделки трещин в бетонных элементах

Трещины, появившиеся на свежем бетоне, можно устранить одним из предложенных способов.

• Если трещины проявляются на свежем бетоне до начала его затвердевания (в течение 1-2-х часов после смешивания компонентов), то ликвидировать их можно повторным вибрированием.
• Если трещины появились уже в процессе высыхания, то устранить их можно втиранием в щели цементного или специального ремонтного раствора.
• Если трещины сеточной формы проявились приблизительно через 8 часов после затвердевания, то их можно отремонтировать следующим образом. Поверхность зачищается куском пеностекла или щеткой. Пыль с поверхности бетонного элемента удаляется щеткой или воздушной струей. Зачищенный бетонный слой обрабатывается цементными ремонтными составами. После их затвердевания поверхность повторно затирается пеностеклом или щеткой.

Инъектирование — современный способ ремонта поверхности бетона

Зачастую перечисленных выше способов ремонта бетонных элементов бывает недостаточно. Через короткий промежуток времени трещины снова начнут расти. Результаты работы будут сведены на «нет», и тогда встаёт вопрос: как и чем надолго заделать трещины? Единственным эффективным способом, который может качественно устранить эту проблему, является инъектирование трещин.

Инъектирование, в зависимости от конечной цели проведения этой операции, разделяется на два типа.

При инъектировании для гидроизоляции бетонных конструкций в поры и трещины материала под давлением нагнетаются полиуретановые составы, которые останавливают приток воды и сохраняют эластичные свойства даже после окончания полимеризации. Эластичность этих смол способствует сохранению высоких гидроизоляционных характеристик при динамическом нагружении бетонных конструкций.

Прочитайте о новейших материалах для ремонта бетона, которые применяются в инъектировании.

Всё про прочность бетона и её измерение — в этой статье.

Наилучшую консистенцию раствора обеспечивает использование автобетономесителя. Узнать условия и цену аренды можно тут.

Применение полиуретановых смол позволяет провести герметизацию и заполнение не только сухих и влажных, но и водозаполненных трещин, стыков и швов. Используется в наземных и подземных строительных конструкциях, в том числе, объектах для питьевой воды.

Инъектирование, проводимое для усиления и структурного склеивания бетонных элементов, осуществляется эпоксидными смолами с низкой вязкостью. Эти материалы предназначаются для силового склеивания и позволяют восстановить целостность конструкции и нормальную передачу внутренних напряжений.

Инъектирование бетона, полностью восстанавливая бетонные элементы с помощью полимерных и цементных составов, позволяет избежать проведения капитального ремонта и полной замены конструкции.

Образование трещин: как предотвратить этот процесс?

Устранение трещин является трудоемким мероприятием. Поэтому при устройстве бетонных и железобетонных конструкций необходимо придерживаться определенных правил, выполнение которых позволит избежать образования трещин.

• При ручном замешивании раствора для облегчения работы сразу добавляется значительное количество воды, что приводит к усиленному испарению влаги, слишком быстрому затвердеванию, и, как следствие, образованию трещин, которые называются усадочными. Поэтому непременным условием получения качественного бетонного массива является строгое соблюдение пропорций всех компонентов смеси и технологических правил ее приготовления: усадочные трещины появляются как в результате недостатка воды, так и её избытка.
• При слишком высокой температуре высыхания бетона его твердение происходит недопустимо быстро из-за ускоренного испарения влаги. Для устранения этой проблемы необходимо защитить бетонное покрытие от прямого попадания солнечных лучей. Защитные укрытия можно устроить с помощью растений или плотной ткани. В жаркую погоду перед укрытием бетонную поверхность смачивают водой.
• Трещины на поверхности бетонного слоя могут образовываться из-за неграмотного выбора марки цемента. Для полного устранения этой проблемы можно воспользоваться услугами специализированных фирм и приобрести готовый бетон, произведенный профессионалами с выполнением всех технологических требований.
• Трещины могут появляться из-за строительства конструкций на проблемных почвах. Для избежания этого процесса применяется армирование металлическим каркасом.

Для продления эксплуатационного срока бетонных конструкций необходимо регулярно осматривать их поверхность, заполняя раствором или герметизирующими составами возникающие мелкие щели. Эти мероприятия позволят предотвратить их рост и разрушение конструкции. При возникновении сложных, проблемных для устранения трещин целесообразней всего обратиться за помощью к квалифицированным специалистам.

ОПАСНАЯ ШИРИНА РАСКРЫТИЯ ТРЕЩИН И ПРОГИБ БАЛОК И ПЛИТ

В нормах проектирования максимально допустимая ширина продолжительного раскрытия трещин для конструкций, эксплуатируемых в обычных условиях, принята равной 0,3 мм. В некоторых справочниках эта величина рассматривается и как граница, за которой наступает аварийное состояние конструктивных элементов.

Такой подход в корне неверен в силу следующих причин:

1. Во-первых, указанная ширина раскрытия трещин допустима только для арматуры не выше класса А-IV, для арматуры более высоких классов она уменьшается до 0,2 и даже до 0,1 мм.
2. Во-вторых, изгибаемые конструкции могут быть «слабо», «нормально» или «сильно» армированными. В «сильно» армированных («переармированных») сечениях разрушение сжатой зоны бетона происходит при сравнительно небольших напряжениях в продольной растянутой арматуре, когда и трещины раскрываются незначительно. Поэтому даже небольшая, всего 0,1 мм, ширина раскрытия трещин может быть симптомом опасного состояния таких конструкций.
3. В-третьих, ширина раскрытия трещин по расчету часто оказывается намного меньше допустимой. Бывает даже, что по расчету трещины вообще не образуются (чаще всего, у преднапряженных конструкций). И в этом случае небольшая ширина раскрытия трещин у эксплуатируемой конструкции может оказаться опасной.

Отсюда следует, что ширина опасного раскрытия трещин требует индивидуальной оценки. Однако в любом случае само наличие заметных трещин уже является серьезным поводом для тщательного обследования конструкций.

Небольшие прогибы вполне могут характеризовать перегрузку таких конструкций, у которых сечение «сильно» армировано, а также многих преднапряженных конструкций, которые при изготовлении получили обратный выгиб.

В то же время, существует и некоторое общее правило:

чем больше погонная жесткость конструкции (а проще говоря, чем больше отношение высоты сечения к пролету), тем меньше у нее прогиб, следовательно, и небольшая величина прогиба может оказаться для конструкции опасной.

С другой стороны, иногда даже большие прогибы никакой опасности не представляют. Такие случаи встречаются при некачественном изготовлении монолитных конструкций, когда опалубка из-за недостаточной собственной жесткости провисла под тяжестью свежеуложенного бетона.

Навигация по записям

Трещины в бетоне – что это

31.01.2019

Из-за проблем бетонирования в зимних условиях и в засушливых районах возможности строительного производства часто ограничены. Но подрядчик (Генподрядчик) обязан предложить заказчику такой уровень исполнения проекта, чтобы он никогда не спросил: трещины в бетоне – что это?

По прочности бетон не уступают камню, поэтому образование трещин, конечно же, смущает и настораживает. Прежде чем мы расскажем, трещины в бетоне – что это, почему возникают и насколько  связаны с дефектами материала, обсудим, какими они бывают (или как классифицируются специалистами):

Итак, трещины в бетоне возникают не случайно, поэтому классифицируются:

• По причинам возникновения – деформационные, конструктивные, температурные, усадочные, осадочные, износа (выветривания), трещины,
вызванные недостатками в армировании.
• По виду разрушения –  раздавливание, разрыв, срез.
• По направлению –  вертикальные, горизонтальные, наклонные.
• По очертанию ­–  прямолинейные, криволинейные, замкнутые (не доходящие до края стены).
• По глубине – поверхностные, сквозные.
• По степени опасности –  опасные, не опасные.
• По времени образования –  стабилизированные, не стабилизированные.
• По величине раскрытия – волосяные или волосные – до 0,1 мм, мелкие – до 0,3 мм, развитые – 0,3–0,5 мм, большие – до 1 мм и более.

Так как бетон – это больше искусственный камень, чем природный, рассмотрим трещины в бетоне – что это, таким образом, чтобы исключить последствий их образования с учетом вышеперечисленных причин возникновения.

Как известно из строительной механики, самым главным показателем бетона является его прочность, полностью подтверждающая его неразрушимость и сопротивляемость к образованию дефектов. Критерий прочности определяется по предельному сопротивлению сжатию, поэтому при создании бетонных оснований или конструкций инженером-проектировщиком определяются разрушающие нагрузки и прочность поперечного сечения, благодаря которым продукция из бетона подтверждает свою прочность.

В зависимости от  показателя прочности определяется марка бетона, которая соответствует условиям эксплуатации бетонных конструкций в конкретно-заданных условиях строительства. Казалось бы, все рассчитано по условиям технического задания (ТЗ) заказчика, а прочность бетона со временем не становится меньше, а наоборот – даже растет (физика и строительная механика), тогда трещины в бетоне – что это и почему возникают?

Все бетонные смеси изготавливаются с подбором состава по программе, которая определяет варианты грамотного производства бетонных работ и способы ухода за свежеуложенным бетоном. При этом в инструкциях по «Производству бетонных работ», говорится, трещины в бетоне – что это неправильная усадка раствора.   Большей частью причина кроется в неправильном составе раствора (смеси) — вода способствуют образованию трещин.

Бытует мнение, чем крепче раствор – тем лучше качество бетона. На самом деле, на качество бетона, на его прочность влияет показатель плотности, пористости бетона, который определяется перед изготовлением раствора. Таким образом, остается добавить, трещины в бетоне – что это недостатки рецептуры, излишества воды, цемента, песка – всех тех компонентов, которые должны четко рассчитываться, а не определяться «на глазок».

Образование трещин возникает не только из-за усадки свежеприготовленного бетона, еще из-за происхождения:

• оттока гидратационного тепла;
• внешних переменных температурных воздействий в сочетании с проникновением воды;
• изменений условий опирания конструкции;
• внешних статических и динамических нагрузок;
• жары или мороза;
• коррозии арматуры.

В строительном производстве все процессы взаимосвязаны и взаимоувязаны. Любое нарушение работы оснований и осадка фундамента обнаруживается через деформации и повреждение надземных конструкций. Именно несущей способностью определяется долговечность эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций, которая во многом зависит от наличия трещин.

И все-таки заметим, трещины в бетоне – что это довольно частое явление, не всегда представляющее опасность для объекта в целом. Тревогу нужно бить только в случае, если ширина раскрытия трещины превышает допустимые нормами величины. В этом случае деформация должна ремонтироваться, т.е. заполняться герметизирующим материалом.

По телефону 391 251-82-82 вы можете оставить заявку на производство качественного бетона и раствора, фундаментов и свай. Звоните!

Вернуться к списку

Причины образования трещин в бетоне.

Трещинообразование является одной из основных проблем в строительстве с использованием бетонных смесей. Для того, чтобы правильно спроектировать и приготовить нужный бетон, необходимо знать причины, побуждающие к его разрушению. ● Согласно ДБН В.2.6-98:2009 «Бетонные и железобетонные конструкции» для разных железобетонных элементов и конструкций предъявляются свои требования относительно трещинообразования. Для одних конструкций определённые трещины приемлемы, для других недопустимы. Вид трещин Вероятные причины появления трещин Характер трещин Размер трещин Усадочные Неправильно подобранный состав бетона (большой расход цемента — более 600…700 кг/м³), нарушен процесс твердения, неправильный уход при твердении бетона, неправильное армирование Стабилизированные, нестабилизированные Волосяные, до 0,1 мм Технологические Расслаивание бетонной смеси при укладке, вибрации и уплотнении; температурные деформации форм, нарушен режим прогрева бетона, неправильное натяжение арматуры в преднапряжённых элементах и т. д. Стабилизированные, односторонние, сквозные Мелкие, до 0,3 мм Деформационные При складировании и транспортировке, монтаже и эксплуатации Стабилизированные, сквозные и односторонние Мелкие, до 0,3 мм • Даже допустимые трещины необходимо зачеканивать, так как любая трещина открывает путь для проникновения внутрь бетона агрессивным средам, что неизбежно приведёт к разрушению бетонной конструкции. Причины трещинообразования в бетоне ● Одной из частых причин образования трещин является перегрузка конструкций в раннем возрасте бетона. Также перегрузка конструкций может быть вызвана преждевременным снятием опалубки, т. е. когда бетон ещё не набрал необходимую прочность. ● Необходимо придерживаться надлежащих условий твердения — обеспечить нормальные условия твердения в определённый временной промежуток. ● Во время приготовления бетонной смеси используются низкокачественные материалы, причём а железобетонных конструкциях это относится не только к бетону, но и к арматуре. ● Общую прочность бетона определяет качество используемого в нём заполнителя. Заполнитель низкого качества не позволит создать необходимое сцепление между ним и цементом. ● Слишком сильное армирование в тощем бетоне. Тяжёлое армирование обычного бетона может спровоцировать неравномерное распределение напряжений между бетоном и арматурой, что приведёт к трещинообразованию. ● Если не подвергать строгому учёту состав бетонной смеси во время проектирования и твердения, то причиной образования трещин может быть усадка, которая может быть вызвана использованием каких-либо минеральных добавок для высокопрочного бетона, а также низким водоцементным соотношением. ● Ошибки непосредственно во время монтажных работ. Бетонные работы требуют наличия опытных специалистов на строительной площадке, знакомых с нюансами бетонирования. ● Ошибки и недоработки в проекте сооружения неизбежно вызовут проблемы в процессе строительства и, как следствие — образование трещин в бетоне. В каких конструкциях не допускается образование трещин • В железобетонных конструкциях, призванных обеспечивать герметичность и непроницаемость, т. е. в тех, которые находятся под давлением газов или жидкостей. • В конструкциях с повышенными сроками долговечности. • В конструкциях, которые подвергаются сильным агрессивным воздействиям внешней среды. В зависимости от условий эксплуатации предельно-допустимая ширина раскрытия трещин составляет Для конструкций, эксплуатируемых в условиях, защищенных от климатических воздействий — вода, влага, отрицательная температура и т. д. не более 0,5 мм Для подвергающихся климатическому влиянию конструкций не более 0,4 мм Для эксплуатируемых в агрессивных средах конструкциях не более 0,3 мм Для конструкций с арматурой с пониженной коррозионной стойкостью не более 0,2 мм

Наблюдение за деформациями в бетонных, железобетонных и каменных конструкциях

Наблюдение за раскрытием трещин

Гипсовые маяки: рядовой и угловой

Стена очищается от штукатурки. Поперек трещины (примерно под прямым углом к ней) устанавливаются гипсовые маяк и (лепки прямоугольной формы) на которых нацарапываются номера маяков и дата. В течение некоторого времени, например месяца, за маяками ведется наблюдение. Измеряется ширина образовавшихся на маяках трещин и записывается в журнал. По скорости раскрытия трещин на маяках, можно судить о процессах идущих в стенах — замедляется трещинообразование или наоборот, усиливается и принимать соответствующие меры.

Металлический маяк

Стрелочный маяк

Наблюдение за осадкой частей здания

Стрелочный маяк для наблюдения за осадкой

Наблюдение за креном стен и выпучиванием

Приспособление для наблюдения за креном стен и выпучиванием

При необходимости перехода от линейных измерений к определению угла крена или угла выпучивания, он определяется через тангенс отношения катетов прямоугольного треугольника образованного высотой и разностью горизонтальных измерений по линейке.

Наблюдение за прогибами

Шарнирный прогибомер

Струнный прогибомер

Проверка состояния арматуры и защитного слоя бетона

Контроль положения и диаметра арматуры, и толщины защитного слоя бетона

В зависимости от имеющихся повреждений, техническое состояние железобетонных конструкций может быть классифицировано на пять категорий.

1. Нормальное состояние.
К этой категории относятся конструкции, усилия, в элементах которых не превышают допустимые по расчету, т.е. отсутствуют видимые повреждения, свидетельствующие о снижении несущей способности. При этом могут быть отдельные раковины, выбоины в пределах защитного слоя.

2. Удовлетворительное состояние.
Потеря несущей способности конструкций не превышает 5%, но имеющиеся в них дефекты способны со временем снизить долговечность конструкции. К дефектам этой категории относятся также, повреждение бетонного защитного слоя, частичная коррозия арматуры и др.

3. Неудовлетворительное состояние.
К этой категории относятся конструкции не пригодные к дальнейшей нормальной эксплуатации. Конструкция перегружена или имеются дефекты и повреждения, свидетельствующие о снижении ее несущей способности. В этом случае необходим поверочный расчет несущей способности конструкции и выполнение работ по ремонту и усилению.

4. Предаварийное состояние.
Дефекты и повреждения конструкций в этой категории не могут гарантировать сохранность конструкции и безопасность ее эксплуатации. Для конструкций этой категории необходим капитальный ремонт с усилением. До проведения капитального ремонта необходимо ограничение нагрузок и принятие мер по обеспечению безопасности.

5. Аварийное состояние.
Конструкции подлежат замене или требуют капитальных ремонтно-восстановительных работ с немедленной разгрузкой конструкции и устройством временных креплений. При этом нет гарантии сохранности конструкций на период усиления.

Для установления категории технического состояния конструкции достаточно наличия одного из наиболее опасных дефектов, указанных в таблицах ниже, характеризующего эту категорию.

Состояние каменной и кирпичной кладки может быть классифицировано на четыре степени повреждения: слабая; средняя; сильная и полная.

Техническое состояние каменной кладки

Степень повреждения	Сни­же­ние не­су­щей спо­соб­но­сти, %	Ха­рак­тер­ные ви­ды по­вре­ж­де­ния	Ре­ко­мен­да­ции по уст­ра­не­нию по­вре­ж­де­ний
Слабая	до 15	Раз­мо­ра­жи­ва­ние и вы­вет­ри­ва­ние клад­ки, от­слое­ние об­ли­цов­ки на глу­би­ну до 15% толщины. Ог­не­вое по­вре­ж­де­ние клад­ки стен и стол­бов при по­жа­ре на глу­би­ну не бо­лее 0,5 см (без уче­та шту­ка­тур­ки). Вер­ти­каль­ные и ко­сые тре­щи­ны (не­за­ви­си­мо от дли­ны и ве­ли­чи­ны рас­кры­тия), пе­ре­се­каю­щие не бо­лее двух ря­дов клад­ки	По­ве­роч­ный рас­чет не­су­щей спо­соб­но­сти конструкции. Вре­мен­ных уси­ле­ний не про­из­во­дить ес­ли рас­че­том под­твер­жде­на дос­та­точ­ная их не­су­щая спо­соб­ность
Средняя	до 25	Раз­мо­ра­жи­ва­ние и вы­вет­ри­ва­ние клад­ки, от­слое­ние об­ли­цов­ки на глу­би­ну до 25% толщины. Вер­ти­каль­ные и ко­сые тре­щи­ны в не­су­щих сте­нах и стол­бах на вы­со­ту не бо­лее че­ты­рех ря­дов кладка. На­кло­ны и вы­пу­чи­ва­ние стен и фун­да­мен­тов в пре­де­лах эта­жа не бо­лее чем на 1/6 их толщины. Об­ра­зо­ва­ние вер­ти­каль­ных тре­щин ме­ж­ду про­доль­ны­ми и по­пе­реч­ны­ми сте­на­ми: раз­ры­вы или вы­дер­ги­ва­ние от­дель­ных сталь­ных свя­зей и ан­ке­ров кре­п­ле­ния стен к ко­лон­нам и перекрытиям. Ме­ст­ное (крае­вое) по­вре­ж­де­ние клад­ки на глу­би­ну до 2 см под опо­ра­ми ферм, ба­лок, про­го­нов и пе­ре­мы­чек в ви­де тре­щин и ле­ща­док; вер­ти­каль­ные тре­щи­ны по кон­цам опор, пе­ре­се­каю­щие не бо­лее двух ря­дов кладки. Сме­ще­ние плит пе­ре­кры­тий на опо­рах не бо­лее 1/5 глу­би­ны за­дел­ки, но не бо­лее 2 см. Ог­не­вое по­вре­ж­де­ние при по­жа­ре клад­ки ар­ми­ро­ван­ных и не­ар­ми­ро­ван­ных стен и стол­бов на глу­би­ну до 2 см (без шту­ка­тур­ки)	Про­ве­роч­ный рас­чет не­су­щей спо­соб­но­сти конструкции. При вре­мен­ном уси­ле­нии — ус­та­нов­ка до­пол­ни­тель­ных сто­ек, упо­ров, стя­жек, расчалок. Вос­ста­нов­ле­ние по­вре­ж­ден­ных уча­ст­ков, за­дел­ка тре­щин
Сильная	до 50	Боль­шие об­ва­лы в стенах. Раз­мо­ра­жи­ва­ние и вы­вет­ри­ва­ние клад­ки на глу­би­ну до 4 см толщины. Вер­ти­каль­ные и ко­сые тре­щи­ны (ис­клю­чая тем­пе­ра­тур­ные и оса­доч­ные) в не­су­щих сте­нах и стол­бах на вы­со­ту не бо­лее вось­ми ря­дов кладки. На­кло­ны и вы­пу­чи­ва­ние стен в пре­де­лах эта­жа на 1/3 их тол­щи­ны и более. Сме­ще­ние (сдвиг) стен, стол­бов и фун­да­мен­тов по го­ри­зон­таль­ным швам или ко­сой штрабе. От­рыв про­доль­ных стен от по­пе­реч­ных в мес­тах их пе­ре­се­че­ния, раз­ры­вы или вы­дер­ги­ва­ние сталь­ных свя­зей и ан­ке­ров, кре­пя­щих сте­ны к ко­лон­нам и перекрытиям. По­вре­ж­де­ние клад­ки под опо­ра­ми ферм, ба­лок и пе­ре­мы­чек в ви­де тре­щин, раз­дроб­ле­ния кам­ня или сме­ще­ния ря­дов клад­ки по го­ри­зон­таль­ным швам на глу­би­ну бо­лее 2 см, об­ра­зо­ва­ние вер­ти­каль­ных или ко­сых тре­щин, пе­ре­се­каю­щих до че­ты­рех ря­дов кладки. Сме­ще­ние плит пе­ре­кры­тий на опо­рах бо­лее 1/5 глу­би­ны за­дел­ки в стене. Ог­не­вое по­вре­ж­де­ние клад­ки стен и стол­бов при по­жа­ре дос­ти­га­ет 5–6 см	Ка­пи­таль­ное вос­ста­нов­ле­ние про­из­во­дит­ся по проекту. При вре­мен­ном уси­ле­нии — ус­та­нов­ка до­пол­ни­тель­ных сто­ек, упо­ров, рас­ча­лок, стя­жек
Полная	свы­ше 50 или при пол­ной по­те­ре не­су­щей спо­соб­но­сти кон­ст­рук­ции	Раз­ру­ше­ние от­дель­ных кон­ст­рук­ций и час­тей здания. Раз­мо­ра­жи­ва­ние к вы­вет­ри­ва­ние клад­ки на глу­би­ну 50% тол­щи­ны сте­ны и бо­лее	Кон­ст­рук­ция под­ле­жит разборке. Ог­ра­ж­де­ние зо­ны ава­рий­ных кон­ст­рук­ций

Заделка раковин, трещин и восстановление защитного слоя конструкций

Заделка раковин, трещин и восстановление защитного слоя конструкций

В железобетонных и бетонных сооружениях все сколы бетона, раковины и повреждения защитного слоя с оголением или без оголения арматуры заделывают с восстановлением бетонного сечения конструкции до проектных размеров. Поверхность, которую надо ремонтировать, предварительно подготавливают, тщательно очищая от пыли, грязи, масел, остатков нефтяных продуктов и других посторонних включений. Если в ремонтируемых местах имеется слабый бетон, его скалывают до плотного, не оставляя острых выступов на поверхности бетона. Являясь клином, такие выступы впоследствии могут способствовать отслоению новых покрытий. Одновременно с подготовкой бетона обязательно удаляют ржавчину с оголенных участков арматуры. Большие поверхности бетона целесообразно чистить механизированным способом, используя электрощетки, гидропескоструйные аппараты с последующей продувкой поверхности бетона сжатым воздухом, пропущенным через водомаслоотделитель. Небольшие поверхности можно чистить с помощью металлических щеток, а скалывать слабый бетон скарпелем (зубилом) или щетками.

Если поверхность бетона сильно загрязнена битумом, цементным молоком, жирами или маслами, для их удаления применяют различные растворители. Например, на поверхность бетона наносят 10%-ный раствор каустической соды и затем промывают поверхность сильной струей воды. При малых участках загрязнения применяют ветошь, смоченную в бензине, ацетоне или бензине. При этом места загрязнения смачивают этими жидкостями и снимают ветошью с поверхности бетона. Ржавчину с арматуры удаляют или пескоструйными аппаратами или металлическими щетками или химическими методами. После очистки металл тщательно протирают.

Выбор материала и способа ремонта во многом зависит от условий работы поврежденного участка конструкции и его размеров.

Различные части сооружения при работе на внешние воздействия испытывают разное напряженное состояние. В одних элементах возникают небольшие деформации от временных нагрузок и температурных воздействий, а в других —значительные. При ре-• монте конструкций в первом случае преследуется цель восстановить размеры конструкции и предотвратить проникновение влаги внутрь бетона, во втором случае — включить отремонтированный участок в совместную работу с остальной частью конструкции. Следовательно, в первом случае ремонт может оказаться более простым, а во втором случае потребуются более высокопрочные материалы, обладающие свойством повышенного сцепления с основным бетоном или кладкой, и соблюдение специальной технологии восстановления конструкции, чтобы обеспечить работу восстановленного элемента полным сечением. В связи с этим перед началом ремонта надо выяснить причины образования дефектов и наметить соответствующие способы восстановления конструкции с учетом характера повреждений и мест их образования.

Когда элемент конструкции не имеет больших деформаций от внешних воздействий, для заделки раковин и сколов применяют жесткие материалы, такие как полимерцементные или реже цементные растворы, обладающие достаточно хорошим сцеплением с бетоном основной конструкции. Если в этих местах конструкции возникают значительные деформации, надо применять материалы, обладающие свойством повышенного сцепления на контакте со старым бетоном или кладкой и имеющих высокие пластические и прочностные характеристики. К таким материалам относятся полимерные материалы, применяемые в сочетании с обычными строительными материалами.

Раковины, образуемые при выветривании и истирании.поверхности бетона, и густую сетку мелких трещин несилового происхождения (усадочные трещины) в малодеформированных участках заделывают с помощью полимерцементных покрытий. Обычные цементные покрытия применяют в исключительных случаях, так как они менее долговечны — быстро отслаиваются, трескаются и разрушаются.

Для покрытий используют полимерцементные растворы, которые наносят на поверхность бетона как вручную, так и механизированным способом. Перед нанесением раствора бетонную поверхность промывают струей чистой воды или воды с небольшим (до 5—10%) добавлением поливинилацетатной эмульсии или латекса. Промывают поверхность за 1—2 раза. К моменту укладки раствора поверхность должна быть влажной, но не содержать капель воды.

Раствор при ручном способе укладывают мастерком. Сначала наносят слой толщиной 5—7 мм и затем распределяют его сильными бросками до необходимой толщины уплотнения и заглаживают (втирая) в уровень с поверхностью элемента. Примерно через час уложенный раствор смачивают водой, затем снаружи присыпают сухим цементом и разглаживают деревянной или металлической гладилкой. Если работы ведут при температуре до 25—30° С и процесс твердения происходит в тех же условиях, то не требуется поливать водой поверхность для ускорения твердения. При более высоких температурах окружающего воздуха в период твердения поверхность увлажняют 2—3 раза в сутки. При ремонте больших поверхностей этими материалами эффективен способ торкретирования, при котором достигается весьма плотное и прочное покрытие с достаточно хорошим сцеплением его с бетоном и арматурой.

При ремонте очень мелких трещин и раковин вместо растворов применяют полимерцементные краски. Их целесообразно использовать также при декоративном оформлении наружных поверхностей конструкции. Для придания покрытию некоторых оттенков в состав краски добавляют различные пигменты в количестве 5—10% объема цемента. Здесь используют сурик железный, охру, ультрамарин, окись хрома, пиролюзит, умбру и др.

Раковины и сколы бетона конструкции, а также восстановление защитного слоя бетона с обнажением или без обнажения арматуры в условиях, когда поврежденные участки могут подвергаться воздействию больших нагрузок, ремонтируют с применением полимерных материалов. Учитывая их некоторую дефицитность, при крупных дефектах полимерные материалы используют в основном только как пленку для повышения сцепления старого бетона с вновь укладываемымВ этом случае подготовленную дефектную поверхность поддерживают сухой до начала восстановительных работ. При глубоких раковинах в местах больших сколов бетона или обнажения арматуры устанавливают дополнительно арматурную сетку из проволоки диаметром 0,5—6 мм с размером ячеек от 25 до 100 мм и закрепляют ее к основной арматуре вязальной проволокой. Такое армирование целесообразно также при восстановлении защитного слоя бетона. Арматурную сетку размещают по контуру раковины или скола, не касаясь поверхности бетона.

Дефектная поверхность, как правило, имеет большие неровности и поэтому перед началом работ по сухой ее поверхности кистью наносят грунтовочный слой из расчета 150—200 г полимерного материала на 1 м2 ремонтируемой поверхности. Этот слой смягчает острые углы и выравнивает поверхность, а также укрепляет контактную зону старого бетона или кладки. Дальнейшие ремонтные работы могут быть продолжены только после полного высыхания этого слоя, когда он утрачивает свою подвижность и клейкость и при надавливании пальцем руки не оставляет следа. Грунтовочный состав состоит из эпоксидной смолы (ЭД-5), отвердителя (ПЭПА) и пластификатора (дибутилфталата) в соотношении 100: (84-10) : 20 вес. ч. При отсутствии пластификатора применяют фуриловый спирт или ацетон.

Следующий так называемый промежуточный слой (он же основной слой на контакте бетонов) наносят тоже кистью из расчета 300—400 г полимерного состава на 1 м2 поверхности ремонтируемой части бетона. Применяемый для промежуточного слоя состав содержит эпоксидную смолу марки ЭД-5 или ЭД-6, деготь, отвер-дитель — полиэтиленполиамин (ПЭПА) и наполнитель — цемент любой активности.

Для его приготовления сначала в эпоксидную смолу вводят деготь в количестве 70% от массы смолы и после полного его перемешивания вводят отвердитель в количестве 15—20% от массы чистой смолы. Наполнитель в эти смеси добавляют постепенно при одновременном перемешивании, чтобы получить однородный состав. Общее количество наполнителя составляет 200% от массы чистой смолы.

Вслед за нанесением этого состава до его схватывания заделывают раковины и восстанавливают сечение конструкции обычным бетоном или полимербетоном. При выполнении работ нужно следить за тем, чтобы, укладка бетонной смеси была полностью закончена до конца схватывания клея промежуточного слоя. Для этого к моменту введения в состав промежуточного слоя отверди-теля должна быть готова бетонная смесь для заполнения раковин и сколов. Состав смеси принимают такой, чтобы ожидаемая марка бетона была не ниже бетона ремонтируемой конструкции. Если окажется, что вся бетонная смесь не будет уложена к этому сроку и клей схватится, то повторно возобновляют промежуточный слой в местах, где будет новый контакт с бетоном.

Бетонную смесь укладывают послойно или сразу на весь объем в зависимости от размеров (главным образом от глубины) ремонтируемого участка. При небольших объемах раковин смесь уплотняют трамбовками или штыкованием. При механизированном способе уплотнения в зависимости от условий работ и расположения дефекта применяют глубинные или поверхностные вибраторы. Работы с глубинным вибратором проводят так, чтобы не нарушать пленку полимерного промежуточного слоя.

В качестве опалубки используют простые деревянные, стальные или из плотной резины щиты, закрепляемые непосредственно на ремонтируемом элементе (рис. 37). Если условия не позволяют укладывать бетонную смесь в опалубку сверху, то с одной стороны щит делают с закладными досками, чтобы смесь можно было укладывать в опалубку сбоку через окно. По мере укладки смеси закладные доски устанавливают и -закрепляют в опалубке. Внутренние поверхности опалубочных щитов смазывают жидким парафином.

Вместо обычного бетона можно применять полимербетон, где в качестве вяжущего используется полимерный материал (эпоксидная смола, мономер ФА или ФАМ). Достоинство этих бетонов — быстрый процесс схватывания (не больше 30 мин) после момента приготовления смеси. Поэтому их целесообразно применять в тех случаях, когда ремонтные работы ведутся без перерыва движения по мостам или когда по условиям работ необходимо быстрое завершение (например, при организации пропуска по мосту тяжелых нагрузок СЫН). Применяя поли-мербетон, нужно учитывать, что он под постоянной нагрузкой обладает высокими пластическими свойствами. Поэтому его целесообразно использовать в зонах невысоких сжимающих напряжений или в растянутой зоне изгибаемых или растянутых элементов.

Готовую полимербетонную смесь укладывают в опалубку сразу после приготовления, так как время его жизнеспособности составляет всего 30 мин при температуре +20° С. Бетонируют после окончания покрытия дефектной поверхности промежуточным слоем. Поскольку время схватывания обоих материалов ограничено, целесообразно предварительно на пробных замесах подобрать наиболее благоприятные условия по времени приготовления по-лимербетонной смеси.

При заделке мелких раковин и сколов бетоны не применяют, а используют только полимерные составы, аналогичные применяемым для промежуточного слоя, с добавлением в них песка или щебня в зависимости от размеров дефектов. Свеже-уложенный полимербетон или другие полимерные материалы не требуют специального ухода после окончания ремонтных работ; опалубку можно снимать через 12 ч после окончания укладки.

Все работы по восстановлению бетонных поверхностей проводят только в сухую погоду с положительной температурой окружающего воздуха не ниже +5° С.

Способ заделки трещин выбирают на основании изучения причин их образования и оценки влияния на прочность и долговечность конструкций. Обязательно заделывают все трещины, расположенные на открытых сверху поверхностях бетона, в зоне расположения пучков преднапряженной арматуры, трещины вдоль арматуры, а также трещины в железобетонных конструкциях, имеющие раскрытие больше 0,2 мм. Трещины на боковых поверхностях, закрытые сверху, и на нижних поверхностях бетона заделывают только после устранения причин, приводящих к фильтрации воды и образованию подтеков из этих трещин. Так, например, в железобетонной плите проезжей части мостов трещины (снизу плиты) заделывают только после ремонта гидроизоляции. В противном случае влага, не имея выхода, будет скапливаться в бетоне и способствовать его разрушению.

Рис. 37. Опалубка для ремонта бетонных поверхностей:
а —при угловом сколе; б —при сквозной раковине; 1 — железобетон конструкции; 2 — восстанавливаемый участок; 3 — закладная опалубка; 4 — обжимная струбцина; 5 — вертикальные брусья; 6 — подкладки; 7 — стяжка болтовая или из проволоки

Если через трещины (например, в теле опоры) просачивается влага, их заделывают только после осушения бетонной или каменной кладки.

Не все трещины можно ремонтировать сразу после их образования. Некоторые из них могут продолжать развиваться в течение нескольких лет. Например, трещины в конструкциях, вызванные непрекращающимися осадками опор, поперечные трещины в пролетных строениях при увеличении нагрузки и ее повторяемости, продольные трещины вдоль пучков арматуры и в стыках диафрагм и др. Поэтому преждевременный ремонт может оказаться бесполезным, так как трещины появятся вновь. Их заделывают только после стабилизации их раскрытия и устранения причин возникновения.

Трещины, которые изменяют величину раскрытия от временных нагрузок и температурных воздействий до 0,1 мм, можно заделывать жесткими покрытиями — водоцементными или полимерцемент-ными составами или покрытиями на основе синтетических смол. Сюда могут быть отнесены трещины в предварительно напряженных элементах конструкций, трещины вдоль арматурных стержней и все виды усадочных. Такие трещины заделывают путем инъекти-рования (или цементации), затирки или нанесения на трещиноватую поверхность защитных покрытий.

Метод ремонта определяют с учетом величины раскрытия трещины, их количества и агрессивности окружающей среды. Если наибольшая величина раскрытия трещин не превышает 2 мм и число трещин ограничено (редкие трещины), то их рекомендуется затирать полимерцементным тестом или красками. Обычно поли-мерцементные краски применяют для заделки трещин шириной до 1 мм, а тесто — до 2 мм. При большом числе трещин затирка нецелесообразна, поскольку приходится обрабатывать большие поверхности вручную. Лучший результат достигается, если на поверхность наносить защитное покрытие механизированным способом — торкретированием. В этом случае рекомендуется использовать полимерцементные растворы. Инъектирование (или цементацию) трещин применяют для заделки широких трещин, а также всех трещин в конструкциях, подверженных воздействию агрессивной среды. При инъектировании можно использовать по-лимерцементный раствор, тесто или краски.

Если полимерные добавки отсутствуют, дефекты в бетоне устраняют с применением цементнопесчаных растворов или цементного теста. Эти материалы применяют в исключительных случаях, так как они имеют худшее сцепление с бетоном, менее эластичны и требуют специального ухода в процессе твердения. Под воздействием влаги цемент быстро вымывается. Цементные покрытия, обладая иными свойствами, чем бетон конструкции, могут в месте контакта отслаиваться под влиянием температурных деформаций и не обеспечивать защитных функций. Для улучшения защитных свойств этих покрытий в смеси вводят пластифицирующие добавки и принимают меры для повышения сцепления покрытия с поверхностью старого бетона.

Наиболее прочные покрытия можно получить, используя поли-мерцементные составы в сочетании с эпоксидными. Подготовленные к заделке трещины прокрашивают эпоксидным клеем и по свежему составу наносят полимерцементный раствор или тесто. Эти сочетания очень эффективны при ремонте трещин как с малым, так и большим их раскрытием, и особенно раскрывающихся под нагрузкой. Для устройства защитных покрытий эти материалы наносят торкретированием или вручную подобно заделке раковин и ремонту поверхности бетона.

Перед началом ремонта поверхность бетона очищают, а трещины с шириной раскрытия больше 1 мм разделывают клином под углом 45—60° или в виде прямоугольника на глубину 10—30 мм (рис. 38). Лучшее сцепление покрытия с бетоном обеспечивается при разделке трещин в виде прямоугольника. По окончании разделки трещины продувают сжатым воздухом.

В конструкции, где происходит интенсивное развитие коррозии арматуры, вызванное воздействием окружающей агрессивной среды или высокой влажности, трещины герметизируют полимерными материалами, обеспечивающими длительную защиту арматуры от коррозии. Для заделки трещин рекомендуются эпоксидные смолы марки ЭД-5 или ЭД-6, а также их заменяющие (например, ЭИС). Приготовленные на их основе составы инъектируют в трещины, при этом трещины величиной раскрытия до 0,3 мм заполняют так называемым ненаполненным эпоксидным клеем, а при ширине более 0,3 мм — эпоксидным клеем с наполнением из цемента марки не ниже 500. Эти материалы хотя и имеют высокую стоимость, однако первоначальные затраты впоследствии окупаются за счет высокой надежности ремонта и значительного увеличения межремонтного срока.

Для инъекционного состава клея из эпоксидной смолы ЭД-5, растворителя и отвердителя рекомендуется соотношение по массе 100 : 40 : 10. Перед инъектированием трещины продувают сжатым воздухом и затем поверхность над трещиной протирают ветошью, смоченной в ацетоне. Для того чтобы инъектируемый состав не вытекал из трещины, их снаружи покрывают двумя слоями эпоксидного клея состава 100 : 10: 12 (смола + растворитель + отверди-тель). Такой состав рекомендуется для трещин шириной до 1 мм, при большей ширине надо (в целях экономии) добавлять в клей наполнитель из цемента или молотого песка в количестве до 250 вес. ч. на 100 вес. ч. смолы.

Рис. 38. Трещины, разделанные для ремонта:
1 — трещина; 2 — арматура; 3 — защитный слой

Рис. 39. Размещение трубок для инъектнрования трещин и конструкций заглушек (размеры в милимметрах)

Подготовка к инъектированию включает следующие операции: сверление отверстий для установки инъекционных трубок (штуцеров) по трещинам или стыкам бетона; очистку отверстий от пыли сжатым воздухом, а затем ветошью, смоченной в ацетоне; установку в отверстия штуцеров для крепления шлангов инъектора и контроля качества инъекцирования; обеспечение наружной герметизации трещин.

Расстояния вдоль трещин (шаг) между отверстиями назначают исходя из величины раскрытия трещин: при ширине до 0,3 мм принимают шаг 15 см, а при ширине 1 мм и более —50 см. Если трещина проходит насквозь элемента, штуцеры устанавливают с обеих сторон элемента в шахматном порядке. Диаметр отверстий— 12 мм; глубина сверления — от 55 до 60 мм (рис. 39, а). Инъекционная трубка (штуцер) длиной 65—70 мм с наружной резьбой и диаметром 10 мм крепят в отверстии с помощью обмазки из эпоксидного клея. Во избежание закупорки вводимый конец трубки на длину 1,0—1,5 см клеем не обмазывают.

Каждая трубка должна иметь заглушку (рис. 39, б) в виде накидной пробки с донышком и отверстием для воздуха на боковой стороне.

Перед установкой в отверстие штуцер очищают от масла и грязи бензином или ацетоном, затем обмазывают клеем на длине 40 мм и втирают его в резьбу. После этого на поверхность штуцера наносят слой клея 2—3 мм. Устанавливают штуцер в отверстие с таким расчетом, чтобы он выступал наружу примерно на 10 мм. При установке на горизонтальную поверхность принимаются меры, исключающие смещение штуцера до схватывания клея. После отвердения клея (обычно через сутки) проверяют со-общенность штуцеров с трещинами, используя для этого сжатый воздух (при трещинах шириной 0,4 мм и больше) или воду (при тонких трещинах).

Состав клея для наружной герметизации трещин подбирают с учетом температуры окружающей среды. Состав считается, правильно подобранным, если при первом нанесении он втягивается в трещину, а после второго (примерно через 0,5 ч) на месте трещины остается сплошная ровная пленка. Клей приобретает достаточную прочность примерно через сутки. Для ускорения отвердения применяют дополнительный обогрев горелкой, но пламя при этом не должно касаться клея. После того как поверхность конструкции будет подготовлена к инъектированию трещин, выступающие конусы инъекционных трубок (штуцеров) с резьбой очищают от клея и подготавливают инъекционное оборудование. Состав инъекционного клея должен иметь вязкость, при которой под давлением 100 кгс/см2 происходит заполнение трещин шириной больше 0,1 мм. Жизнеспособность рекомендуемого состава составляет около 3 ч, а окончательное его твердение достигается на 10-е сутки при температуре воздуха 18—20° С.

Для инъектирования используется специальная установка1 УНК-2, разработанная Киевской научно-исследовательской лабораторией НИИСКа.

Нагнетание клея прекращают в случаях достижения давления по манометру 100 кгс/см2 и при прорыве наружной герметизации трещин и вытекании клея из них. По окончании работ поверхность ремонтируемых элементов очищают от стекловидной поверхности клея, выступающие части трубок обрезают, а места эти изолируют эпоксидным клеем.

Для герметизации трещин, которые под воздействием временных нагрузок или температурных колебаний изменяют раскрытие больше чем на 0,15 мм, не рекомендуется применять жесткие покрытия и инъекционные составы, так как при периодическом изменении величины раскрытия трещин в них могут возникнуть разрывы и нарушиться герметизация трещин. Обладая большой жесткостью, используемые материалы не могут на очень малом участке, которым является ширина трещин, воспринять удлинения порядка 0,2 мм и больше. Поэтому для заделки таких трещин целесообразно применять эластичные материалы, которые хотя и не обеспечивают повышения жесткости элементов и их монолитности (как это достигается при использовании жестких материалов), но хорошо герметизируют трещины от внешней среды. Примером конструкций с такими трещинами могут быть изгибаемые элементы с обычной арматурой, стыки сборных элементов. Сюда могут быть отнесены также температурно-усадочные трещины в опорах и др. Для заделки таких трещин используют каучукоподобные тиоколо-вые герметики марок УТ-ЗОМ, УТ-34, У-ЗОМЭС-5 И др.

Удовлетворительные результаты получены при использовании для инъекти-рования трещин герметика марки УТ-34 с добавками. В качестве добавок применяют эпоксидную смолу и другие компоненты. Герметизация трещин производится путем их инъектирования с помощью ручных или пневматических шприцев. Ручной шприц представляет собой металлический цилиндр с резьбой на обоих концах. На один конец навинчивают рабочий наконечник в виде патрона, а на другом крепится крышка с рукояткой и подающим механизмом.

Трещины можно герметизировать, тоже покрывая с помощью кисти поверхность бетона тиоколовым герметиком У-30 МЭС-5 или У-30 МЭС-10. При нанесении шпателем растворитель, ацетон и этилацетат в состав герметика обычно не вводят, а ремонтируемую поверхность бетона после нанесения герметика разглаживают кистью, смоченной щелочным раствором (5—10% NaOH), для получения равномерной толщины покрытия. Такое покрытие обладает большой плотностью, повышенной стойкостью в агрессивной среде и имеет лучшее сцепление с бетоном.

Читать далее:
Основные положения по перерасчету стальных мостов
Организация движения тяжелых машин
Обеспечение пропуска сверхнормативных нагрузок по искусственным сооружениям
Паромные и ледовые переправы
Наплавные мосты
Пропуск ледохода и паводковых вод
Подготовительные работы к пропуску ледохода и высоких вод
Типы укреплений подходов и регуляционных сооружении
Особенности ремонта решетчатых и сплошных ферм пролетных строений, ремонт опор и ледорезов
Ремонт и усиление подкосных и простых балочных мостов

Бетонные трещины — обзор

3.

3.2 Результаты и обсуждение

НБК-1 — плита НБК с традиционной стальной арматурой. Следует отметить, что 0,1 кг тротила было помещено в центр поверхности плиты, как показано на рис. 3.31. После взрыва на нижней и верхней поверхностях плиты наблюдались явные сколы и воронка в бетоне. Диаметр бетонной воронки и скола составлял 20 см и 33 см соответственно. Ни перфорации, ни повреждений от изгиба в середине пролета плиты не обнаружено.

Рисунок 3.31. Событие взрыва 1.

В результате взрыва 2 плита НБК НБК-2 подверглась воздействию 1 кг тротила, помещенного также в центр поверхности плиты. Как видно из рис. 3.32, сильная взрывная нагрузка вызвала разрушение перфорации в плите. Произошел перелом центральной арматуры стремени. Также следует отметить, что значительное растрескивание бетона произошло вдоль двух безопорных направлений вблизи границы плиты. Поскольку явной деформации плиты не наблюдалось, предполагалось, что эти повреждения также были вызваны распространением и отражением волн напряжения. Волна напряжения вызвала трещины вдоль двух свободных концов из-за небольшого расстояния распространения между взрывчатым веществом и свободной границей, что создало большие растягивающие напряжения из-за отражения волны и, следовательно, растрескивания бетона.

Рисунок 3.32. Событие взрыва 2.

UHPC-3 представлял собой плиту UHPC с такой же стальной арматурой, что и две плиты NPC. Следует отметить, что 0,1 кг тротила было помещено в центр поверхности плиты и взорвано. После взрыва на нижней поверхности плиты не наблюдалось откольных повреждений, а на верхней поверхности была обнаружена небольшая воронка в бетоне диаметром 90 мм и глубиной 27 мм, как показано на рис.3.33. По сравнению с плитой НСК-1, которая имеет такую ​​же стальную арматуру и подвергается такой же взрывной нагрузке, очевидно, что материал UHPC имеет гораздо более высокую взрывостойкость.

Рисунок 3.33. Событие взрыва 3.

UHPC-4 был испытан с 1 кг тротила, взорванного на его центральной поверхности. На плите наблюдались сколы и разрушение бетона при раздавливании, как показано на рис. 3.34. Было отмечено, что по сравнению с плитой НБК-2 при той же взрывной нагрузке, плита UHPC-4 имеет лучшую взрывостойкость.Диаметр кратера на верхней поверхности и диаметр скола на нижней поверхности были уменьшены с 460 и 820 мм до 230 и 450 мм соответственно. Более того, не наблюдалось растрескивания бокового бетона, как в НБК-2, как и разрушения арматуры. Эти сравнения ясно демонстрируют лучшую стойкость к взрывной нагрузке у UHPC, чем у обычного бетона.

Рисунок 3.34. Событие взрыва 4.

UHPC-5 представлял собой плиту UHPC глубиной 100 мм. Армирование в плите осталось таким же, как и в предыдущих плитах.Как показано на рис. 3.35, при контактном взрыве массой 1 кг в плите возникла неисправность перфорации. Стремя и продольная арматура в середине пролета также были сломаны. Также были замечены небольшие боковые трещины в бетоне, похожие на плиту НБК-2 под 1 кг тротила. По сравнению с UHPC-4 диаметр кратера и диаметр скола увеличились, что указывает на то, что глубина плиты сыграла положительную роль в сопротивлении повреждению, вызванному контактным взрывом, как и ожидалось.

Рисунок 3.35. Событие взрыва 5.

UHPC-6 представлял собой плиту UHPC с увеличенной глубиной 150 мм, подвергнутую контактному взрыву массой 1 кг в тротиловом эквиваленте. Как и в предыдущих двух испытаниях, снова наблюдалось нарушение перфорации, как показано на рис. 3.36. Однако тяжесть повреждений была снижена. По сравнению с UHPC-5 диаметр кратера на верхней поверхности и диаметр скола на нижней поверхности снизились с 270 и 470 мм до 220 и 410 мм соответственно. Только одна продольная арматура с нижней стороны была разрушена. В этой более толстой плите не наблюдалось бокового растрескивания бетона.

Рисунок 3.36. Событие взрыва 6.

Как упоминалось ранее, плита UHPC-7 была изготовлена ​​с меньшим количеством армирования. Он также подвергся тому же взрыву массой 1 кг в тротиловом эквиваленте. После испытания наблюдалось серьезное нарушение перфорации, как показано на рис. 3.37. По сравнению с UHPC-4 диаметр кратера на верхней поверхности и диаметр скола на нижней поверхности увеличились с 230 и 450 мм до 250 и 480 мм соответственно. В продольной арматуре в середине пролета произошел разрыв, который не наблюдался в UHPC-4.Вообще говоря, арматурная сетка способствовала сопротивлению контактным взрывным нагрузкам. Однако в данном конкретном случае размеры кратера и скола увеличились лишь незначительно, даже когда количество стержней арматуры было почти вдвое меньше по сравнению с UHPC-4, что указывает на то, что эффект удержания арматуры не является заметным. Тем не менее, это наблюдение основано только на двух типах арматурных сеток. Считается, что если бы использовалась более плотная арматурная сетка, ее ограничивающий эффект на бетон был бы более заметным.Считается, что необходимы дополнительные исследования для подтверждения и, возможно, количественной оценки эффектов удержания арматуры на бетонных материалах, подвергающихся взрывным нагрузкам.

Рисунок 3.37. Событие взрыва 7.

Как видно из результатов предыдущих испытаний, режимы разрушения плит при контактном взрыве можно разделить на три категории: «только кратер», «кратер и скол» и «перфорация». В таблице 3.12 приведены результаты испытаний.

Таблица 3.12. Сводка результатов испытаний

Рис.3.38 показывает записанные графики времени деформации на уточняющих стержнях. Следует отметить, что никаких значимых данных о деформации не было успешно зарегистрировано в пластинах 3 и 5 из-за неисправности датчика и / или оборудования во время этих двух испытаний. Историю деформации во времени регистрировали тензодатчиками сопротивления, предоставленными компанией Jin-Li Sensor Company из Китая. Эффективная длина калибра 5 мм. Тензодатчики располагались вдоль продольного направления стержней. Схема испытаний представляла собой схему четвертьмостового тензодатчика с питающим напряжением 2 В и коэффициентом усиления 100.Данные были собраны высокоскоростной системой сбора данных TST5205, предоставленной компанией Chengdu-Test. Частота дискретизации во всех записях была установлена ​​на уровне 1 миллион Гц.

Рисунок 3.38. Истории деформации во времени, регистрируемые тензодатчиками.

При контактном взрыве интенсивная взрывная нагрузка сильно локализуется с чрезвычайно короткой продолжительностью. Во время фазы взрывного нагружения общий структурный отклик (сдвиг и изгиб) невелик, потому что время слишком мало для развития глобального структурного отклика.Во время фазы нагружения взрыв генерирует волну напряжения, распространяющуюся в конструкции, которая может вызвать раздавливание и растрескивание бетона, как это наблюдалось в испытаниях, представленных в этом исследовании. После воздействия взрывных нагрузок конструкция продолжает деформироваться, поскольку в конструкцию передается значительная энергия взрыва, и возникают общие режимы реакции конструкции и повреждения.

Измеренные деформации, показанные на рис. 3.38, связаны с распространением волны напряжения на начальной стадии и сопровождаются глобальными структурными откликами с более низкими частотами.Распространение волны напряжения приводит к быстрым колебаниям деформации из-за отражения и преломления волн. Измеренная деформация, связанная с распространением волн напряжения, также быстро уменьшается в зависимости от расстояния до взрыва. На примере НБК-1 измеренная деформация на датчике 1, который находится под землей непосредственно под взрывом, больше, чем на датчиках 2 и 3. Более того, время прихода волны на датчик 1 немного раньше, чем у датчиков 2 и 3, которые находились подальше от взрыва.Эти наблюдения подтверждают, что измеренные деформации связаны с распространением волны напряжения.

Некоторые общие наблюдения могут быть сделаны непосредственно из этих хронологий деформации. Во-первых, сравнивая UHPC-4 с NSC-2, следует отметить, что деформация, зарегистрированная в NSC-2, выше, чем деформация, полученная в UHPC-4, что указывает на меньшую деформацию в пластине, изготовленной с помощью UHPC. Во-вторых, UHPC-6 с глубиной 150 мм имеет меньшую деформацию арматурных стержней по сравнению с данными UHPC-4, что указывает на меньшую деформацию толстой плиты, как ожидалось.Наконец, UHPC-7 с редким шагом арматуры имеет более высокую деформацию по сравнению с данными из UHPC-4, и это указывает на то, что плотно размещенная арматура может помочь противостоять деформации плиты, вызванной контактным взрывом.

Скорости деформации во всех испытанных плитах могут быть получены из записанных историй деформации во времени. В НБК-1 масса ВВ составляла 0,1 кг, а максимальная скорость деформации достигала 22000 с ^-1 . При увеличении массы ВВ до 1,0 кг в плите НБК-2 максимальная скорость деформации увеличилась до 68 000 с ^-1 . Для плит UHPC были замечены скорости деформации около 50 000 с ^-1 . Эти сверхвысокие значения скорости деформации были вызваны контактными взрывами.

CFA: Обзор трещин в бетоне

Распространенная пословица гласит, что есть две гарантии на бетон. Во-первых, он затвердеет, а во-вторых, треснет. Трещины — частая причина жалоб в бетонной промышленности. Ассоциация бетонных фундаментов выпустила новую листовку, чтобы помочь подрядчикам информировать своих клиентов о причинах трещин и о том, когда они должны вызывать беспокойство.Более подробное объяснение взлома представлено в этой статье.

Растрескивание может быть результатом одного или сочетания факторов, таких как усадка при высыхании, тепловое сжатие, ограничение (внешнее или внутреннее) укорочению, осадка земляного полотна и приложенные нагрузки. Растрескивание невозможно предотвратить, но его можно значительно уменьшить или контролировать, если принять во внимание причины и принять профилактические меры.

Другая проблема, связанная со взломом, — общественное мнение.Трещины могут быть неприглядными, но многие потребители считают, что если трещина образуется в стене или полу, продукт вышел из строя. В случае стены, если трещина не является структурной, не слишком широкой (допустимая трещина зависит от того, кого вы спрашиваете, и колеблется от 1/16 дюйма до 1/4 дюйма) и не пропускает воду, она следует считать приемлемым. В ваших интересах, как подрядчик по стенам, информировать своих клиентов о том, что стена треснет и когда это должно быть проблемой для них.

Трещины, возникающие до затвердевания, обычно являются результатом оседания в бетонной массе или усадки поверхности (трещины пластической усадки), вызванной потерей воды, когда бетон еще пластичен.

Трещины оседания могут развиваться на закладных элементах, таких как арматурная сталь, или рядом с формами или затвердевшим бетоном, когда бетон оседает или проседает. Растрескивание от осадка возникает из-за недостаточной консолидации (вибрации), высоких оседаний (слишком влажный бетон) или отсутствия надлежащего покрытия закладных элементов.

Трещины из-за пластической усадки наиболее распространены в плитах и ​​представляют собой относительно короткие трещины, которые могут возникнуть перед окончательной отделкой в ​​дни, когда ветер, низкая влажность и высокая температура.Поверхностная влага испаряется быстрее, чем она может быть заменена восходящим потоком воды, в результате чего поверхность усаживается больше, чем внутренний бетон. Поскольку внутренний бетон сдерживает усадку поверхностного бетона, могут возникать напряжения, превышающие предел прочности бетона на растяжение, что приводит к поверхностным трещинам. Трещины, вызванные пластической усадкой, имеют разную длину и расположены на расстоянии от нескольких сантиметров (дюймов) до 3 м (10 футов) друг от друга и часто проникают до середины плиты.

Трещины, возникающие после затвердевания, обычно являются результатом усадки при высыхании, термического сжатия или осадки земляного полотна. Во время высыхания затвердевший бетон дает усадку примерно на 1/16 дюйма на 10 футов длины. Один из способов компенсировать эту усадку и контролировать расположение трещин — размещать строительные швы через равные промежутки времени. Например, соединения могут быть сконструированы таким образом, чтобы трещины возникали в незаметных или предсказуемых местах. Можно установить горизонтальную армирующую сталь, чтобы уменьшить количество трещин или предотвратить слишком широкое раскрытие трещин.

Основным фактором, влияющим на усадочные свойства бетона при высыхании, является общее содержание воды в бетоне.По мере увеличения содержания воды пропорционально увеличивается степень усадки. Значительное увеличение содержания песка и значительное уменьшение размера крупнозернистого заполнителя увеличивают усадку, потому что увеличивается общее количество воды и поскольку более мелкие крупные заполнители обеспечивают меньшее внутреннее сдерживание усадки. Использование заполнителей с высокой усадкой и добавок хлорида кальция также увеличивает усадку. В диапазоне практических бетонных смесей — от 470 до 750 фунтов / ярд ³ (смеси от 5 до 8 мешков) с содержанием цемента — увеличение содержания цемента практически не влияет на усадку до тех пор, пока содержание воды не увеличивается значительно .

Бетон имеет коэффициент теплового расширения и сжатия около 5,5 x 10 ^-6 на ° F. Бетон, уложенный в жаркий полдень, сжимается, так как ночью остывает. Падение температуры между днем ​​и ночью на 40 ° F — нередкое явление в некоторых областях — вызовет сокращение примерно на 0,03 дюйма в 10-футовой длине бетона, что достаточно, чтобы вызвать растрескивание, если бетон удерживается. Термическое расширение также может вызвать растрескивание.

Конструкционные трещины в фундаментах жилых домов обычно возникают в результате осадки или горизонтальной нагрузки.Большинство (но не все) структурных трещин, возникающих в результате приложенных нагрузок, почти горизонтальны (параллельны полу) и возникают на расстоянии 16–48 дюймов от верха стены. Они представляют собой гораздо более распространенную конструкцию из бетонных блоков. Они могут быть вызваны гидростатическим давлением или тяжелым оборудованием рядом с фундаментом.

Диагональные трещины, которые простираются почти на всю высоту стены, часто являются признаком осадки. В любом из вышеперечисленных условий следует проконсультироваться с инженером.Диагональные трещины, исходящие из углов окон и других проемов, называются возвратными трещинами и обычно являются результатом накопления напряжения в углу. Диагональная арматура в углах проемов может уменьшить вероятность образования трещин и сохранить их узкими.

Другие процедуры, которые могут уменьшить растрескивание бетона, включают следующие методы.

1. Сведите к минимуму содержание воды в смеси, увеличив размер и количество крупнозернистого заполнителя и используя заполнитель с низкой усадкой.
2. Используйте наименьшее количество воды для смешивания, необходимое для удобоукладываемости и укладки; не допускайте слишком влажных консистенций.
3. Используйте добавки хлорида кальция только при необходимости.
4. Предотвратить быструю потерю поверхностной влаги, пока бетон остается пластичным, за счет использования добавок для отделки распылением или пластиковых листов, чтобы избежать трещин в результате пластической усадки (что более важно в плитах)
5. Обеспечивайте усадочные швы через разумные интервалы, в 30 раз превышающие толщину стенки — это хорошее практическое правило.
6. Предотвратите резкие перепады температуры после размещения и первоначального отверждения.
7. Правильно уложите и закрепите бетон.

Трещины также могут быть вызваны замерзанием и оттаиванием насыщенного бетона, реакционной способностью щелочного заполнителя, сульфатным воздействием или коррозией арматурной стали. Однако трещины от этих источников могут не появляться годами. Правильный состав смеси и выбор подходящих бетонных материалов могут значительно уменьшить или исключить образование трещин и ухудшение, связанное с замерзанием и оттаиванием, реакционной способностью щелочных заполнителей, сульфатным воздействием или коррозией стали.

Для получения дополнительной информации см. «Проектирование и контроль бетонных смесей», EB001, и «Диагностика и контроль реакций щелочных агрегатов в бетоне, , IS413».

% PDF-1.4
%
493 0 объект
>
эндобдж
xref
493 99
0000000016 00000 н.
0000002349 00000 п.
0000002574 00000 н.
0000002728 00000 н.
0000002793 00000 н.
0000002872 00000 н.
0000002921 00000 н.
0000002970 00000 н.
0000003019 00000 н.
0000003068 00000 н.
0000003117 00000 н.
0000003166 00000 п.
0000003215 00000 н.
0000004348 00000 п.
0000004976 00000 н.
0000005060 00000 н.
0000005168 00000 н.
0000005256 00000 н.
0000005370 00000 п.
0000005438 00000 н.
0000005553 00000 н.
0000005621 00000 н.
0000005737 00000 н.
0000005805 00000 н.
0000005918 00000 н.
0000005986 00000 н.
0000006100 00000 н.
0000006168 00000 п.
0000006286 00000 н.
0000006353 00000 п.
0000006469 00000 н.
0000006536 00000 н.
0000006639 00000 н.
0000006705 00000 н.
0000006773 00000 н.
0000006822 00000 н.
0000006878 00000 н.
0000006933 00000 п.
0000007077 00000 н.
0000007220 00000 н.
0000007540 00000 н.
0000007909 00000 н.
0000008023 00000 н.
0000009373 00000 п.
0000009619 00000 н.
0000009942 00000 н.
0000010051 00000 п.
0000010148 00000 п.
0000010267 00000 п.
0000010384 00000 п.
0000010502 00000 п.
0000010620 00000 п.
0000010737 00000 п.
0000010855 00000 п.
0000010972 00000 п.
0000011091 00000 п.
0000011209 00000 п.
0000011328 00000 п.
0000011445 00000 п.
0000011564 00000 п.
0000011682 00000 п.
0000011801 00000 п.
0000011919 00000 п.
0000012125 00000 п.
0000012257 00000 п.
0000013478 00000 п.
0000013507 00000 п.
0000013537 00000 п.
0000013814 00000 п.
0000013949 00000 п.
0000014234 00000 п.
0000014514 00000 п.
0000014645 00000 п.
0000014926 00000 п.
0000015059 00000 п.
0000015081 00000 п.
0000015797 00000 п.
0000015819 00000 п.
0000016505 00000 п.
0000016527 00000 п.
0000017170 00000 п.
0000017445 00000 п.
0000017575 00000 п.
0000017597 00000 п.
0000018336 00000 п.
0000018358 00000 п.
0000019042 00000 п.
0000019064 00000 п.
0000019671 00000 п.
0000019693 00000 п.
0000020324 00000 п.
0000020346 00000 п.
0000020976 00000 п.
0000021183 00000 п.
0000021250 00000 п.
0000021316 00000 п.
0000021347 00000 п.
0000003384 00000 н.
0000004326 00000 н.
трейлер
]
>>
startxref
0
%% EOF

494 0 объект
>
/ Нитки 497 0 R
>>
эндобдж
495 0 объект
\) вверх {

Влияние ширины трещины на хлорид-индуцированную коррозию стали в бетоне

Под воздействием нагрузки или термической усадки железобетонные конструкции обычно проявляют трещинообразование, что повышает риск коррозии стержней в результате обработки среда.Влияние растрескивания покрытия на коррозию, вызванную хлоридом, было экспериментально исследовано с помощью 654-дневных лабораторных испытаний образцов железобетона с трещинами, подвергшихся воздействию хлоридного раствора. Бетонные образцы имеют размер 100 мм × 100 мм × 400 мм и единственную сборную трещину в середине пролета. Когда процентная концентрация хлорид-иона (0,6%, 1,2%, 2,1%, 3,0% и 6,0%) и ширина трещины (без трещин, 0,2, 0,3, 0,4 и 0,5 мм) принимаются в качестве переменных, экспериментальные результаты показывают, что Скорость коррозии образцов с трещинами увеличивалась с увеличением процентной концентрации хлорида и увеличением ширины трещины.Это исследование также показало взаимосвязь между шириной трещины и процентной концентрацией хлорида в скорости коррозии. Кроме того, для прогнозирования скорости коррозии была разработана эмпирическая модель, учитывающая влияние растрескивания покрытия и концентрации хлоридов. Эта модель позволяет прогнозировать максимально допустимое значение на основе заданной процентной концентрации хлорида в условиях воздействия.

1. Введение

Арматура для покрытия бетона без трещин обеспечивает высокий уровень pH и физический барьер [1] в бетоне для защиты арматуры от проникновения агрессивных веществ, таких как хлорид или сульфат, в морской среде.Обычно улучшение качества покрытия (например, уменьшение отношения воды к вяжущему или использование дополнительных вяжущих материалов) повышает механические характеристики и долговечность бетона. Однако на практике большинство бетонных конструкций, подвергающихся механической нагрузке или термической усадке, проявляют себя в состоянии растрескивания [2, 3], что приводит к более высокому риску коррозии железобетона. Появление трещин способствует более быстрой диффузии агрессивных ионов и более раннему началу коррозии арматуры, особенно когда в рабочей среде присутствует хлорид [4–6].Таким образом, исследования механизма коррозии и скорости коррозии арматуры в железобетоне с трещинами в хлоридной среде имеют важное значение и являются предметом многочисленных исследований на протяжении десятилетий.

В литературе влияние трещин на возникновение и развитие хлорид-индуцированной коррозии в железобетонных элементах с трещинами широко изучалось экспериментально в ускоренных условиях. В экспериментах ускоренная коррозия обычно достигается с помощью одного из нескольких методов, включая использование приложенного тока, добавленных хлоридов, хлоридных растворов и использование растворов, имитирующих поры бетона.Оно и др. [7] исследовали влияние сигнальной трещины изгиба и множественных изгибных трещин на коррозию арматуры. Результаты показали, что в бетоне с множественными трещинами скорость коррозии в одной из трещин была намного выше, чем в других. Используя образцы бетона с ручными трещинами, Арья и Офори-Дарко [8] далее указали, что образцы с небольшим количеством трещин имеют более низкую скорость коррозии, чем образцы с большим количеством трещин. Сообщалось, что некоторые важные параметры, такие как лабораторные методы создания трещин (сборные трещины или трещины от нагрузки), извилистость трещин и / или глубина и ширина трещин, оказывают значительное влияние на проникновение хлорид-иона [ 9].В пределах этих параметров ширина трещин имеет наибольшее значение. Ли [10, 11] обнаружил, что ионы хлора проникают через поверхность арматуры быстрее, когда ширина трещины превышает 0,1 мм, что позволяет раньше инициировать коррозию арматуры. Schiessl и Raupach [12] предположили, что ширина и глубина трещины связаны с риском возникновения коррозии арматуры, в то время как ширина трещины оказывает более заметное влияние на начало коррозии.Montes et al. [13] и Оно и др. [14] обнаружили, что ширина трещины влияет на скорость коррозии до 0,5 мм, и что в элементах из бетона с трещинами скорость коррозии в 10 раз выше, чем в элементах без трещин. Однако в ходе эксперимента с длительным воздействием на образцы пучка François и Arliguie [15] и Vidal et al. [16] пришел к выводу, что появление поперечных трещин и ширина трещины (не более 0,5 мм) минимально влияют на процесс коррозии железобетонных элементов.Джаффер и Ханссон [17] обнаружили, что коррозия происходила только на поверхности арматурного стержня вблизи поперечных трещин в армированном бетоне с трещинами при воздействии хлоридов, и что области без трещин вдали от поперечных трещин обычно были пассивными. Хотя были проведены значительные исследования ускорения коррозии арматуры, влияние растрескивания на скорость коррозии трудно описать количественно. Кроме того, необходимы дополнительные усилия для выявления сочетания влияний ширины трещины и концентрации хлоридов.

В данной статье представлено экспериментальное исследование механизма и скорости коррозии образцов железобетонных балок с поперечными трещинами, погруженных в раствор NaCl. Был проведен долгосрочный эксперимент продолжительностью 654 дня, при этом ширина трещины и концентрация хлорид-ионов были приняты в качестве влияющих переменных. В настоящем документе представлены предварительные экспериментальные результаты влияния ширины трещины и концентрации хлорид-ионов на скорость коррозии, основанные на испытаниях потенциала и поляризации с использованием электрохимической станции.

2. Экспериментальное исследование

2.1. Образцы и материалы

Испытания проводились на призматических образцах бетона с размерами 100 × 100 × 400 мм ³ , а поперечные трещины были предварительно изготовлены в среднем пролете образцов для испытаний, как показано на Рисунке 1. Круглый гладкий стержни были по центру заделаны в бетон с чистой толщиной бетонного покрытия 40 мм. Бетон с заданной расчетной прочностью на сжатие 35 МПа, то есть C35, был подготовлен для испытаний, и пропорции смеси указаны в таблице 1.Прочность бетона на сжатие проверена на образцах кубической формы (длина стороны 150 мм) в возрасте 28 суток, средняя прочность на сжатие составляет 37,55 МПа.

(а) Разливка образца на две части
(б) Образец для испытаний с поперечной трещиной
(а) Заливка образца на две части
(б) Образец для испытаний с поперечной трещиной

В качестве рабочих использовались плоские круглые арматурные стержни с пределом текучести 235 МПа, то есть Q235. Электроды для образцов и элементная составляющая арматуры приведены в таблице 2.Гладкую круглую арматуру подготавливают диаметром 20 мм и длиной 440 мм. Покрытие арматуры сначала удалили полировкой на шлифовальном станке и наждачной бумагой. Затем оба конца арматурного стержня (около 20 мм) были покрыты эпоксидной смолой. В результате длина зоны коррозии рабочего электрода составляет 400 мм, а площадь открытой поверхности составляет примерно 251,2 см ² .

2,2. Растрескивание образцов

На основании литературы [18] был разработан усовершенствованный процесс изготовления для предварительного изготовления образцов бетона с трещинами, который схематически показан на рисунке 1. Чтобы предварительно изготовить поперечную трещину в середине пролета образцов, каждый образец был отлит в две части.Сначала в центре стальной формы закрепляли стальную пластину размером 100 мм × 100 мм. Тонкий пластиковый срез размером 150 мм × 100 мм помещали рядом со стальной пластиной и затем прикрепляли к стальной пластине. Отверстия диаметром 20 мм были изготовлены заранее в центре боковых пластин формы, стальных пластин и пластиковых ломтиков. Простые круглые арматурные стержни были продольно размещены в центре формы через отверстия в боковых пластинах формы, стальных пластинах и пластинах пластика. Во-вторых, первая половина формы была заполнена подготовленным бетоном и подверглась вибрации с помощью вибростола.После отверждения в условиях пара в течение 7 часов стальная защита, закрепленная на середине пролета, была удалена. В-третьих, вторая половина форм была заполнена подготовленным бетоном, который имел те же материалы и механические свойства, что и бетон первой половины. После еще 7 часов отверждения образцы извлекали из форм, а затем с них удаляли тонкий пластиковый срез. Наконец, образцы призм были отверждены водой в течение 7 дней в лаборатории. Изменение ширины поперечных трещин производилось с помощью тонкого пластикового среза разной толщины.Когда не использовался тонкий пластиковый срез, были приготовлены образцы без трещин, то есть с шириной трещины 0 мм. Таким образом, номинальная ширина поперечных трещин составляла 0 мм, 0,2 мм, 0,3 мм, 0,4 мм и 0,5 мм.

2.3. Тест на быстрое проникновение ионов

Был проведен ряд тестов на быстрое проникновение ионов с экспериментальной установкой, показанной на Рисунке 2. Для каждого образца четыре боковые поверхности образца были покрыты эпоксидной смолой, а две другие поверхности, которые находятся на противоположных сторонах. стороны образца остались открытыми.Все образцы сначала погружали в чистую воду на 24 часа перед экспериментом, а затем погружали в раствор NaCl. Для эксперимента предусмотрено 25 рабочих условий с двумя переменными испытания, включая концентрацию хлорид-иона и ширину заводских трещин. Концентрации хлорид-иона (Cl ^— ) составляют 0,6%, 1,2%, 2,1%, 3,0% и 6,0% от веса раствора соответственно. А ширина трещин сборных трещин составляет 0, 0.2, 0,3, 0,4 и 0,5 мм соответственно.

3. Электрохимические методы измерения

В данном исследовании были проведены испытания потенциала коррозии холостого хода и поляризации. Для контроля данных испытаний использовалась трехэлектродная система, в которой арматурный стержень, залитый в бетон, был взят в качестве рабочего электрода, а насыщенный каломельный электрод (SCE) и платиновый электрод использовались в качестве электрода сравнения и противоэлектрода соответственно . Электрод сравнения и платиновый электрод помещали на поверхность бетонного покрытия на расстоянии 2 см друг от друга и располагали близко к трещине.Система электрохимического анализа показана на рисунке 3.

Измерения потенциала коррозии разомкнутой цепи были проведены в первый день после погружения образцов в раствор хлорида. Впоследствии они были проведены на образцах 51 раз за экспериментальный период.

Поляризационные испытания также были проведены в первый день после начала экспериментов, а затем были проведены 51 раз путем изменения потенциала со скоростью 1 мВ / с в диапазоне потенциалов ± 40 мВ в зависимости от потенциала коррозии.Изменение потенциала, было выражено разностью потенциалов холостого хода и потенциала коррозии, как показано, где — проводимый потенциал, а — потенциал коррозии, измеренный при испытании потенциала коррозии в разомкнутой цепи.

Поскольку плотность тока была пропорциональна току, зарегистрированному электрохимической рабочей станцией, плотность тока можно определить следующим образом: где находится площадь коррозии арматурного стержня (251,2 см ² в данном исследовании).

Плотность тока, изменение потенциала и плотность тока коррозии коррелированы, а плотность тока коррозии () может быть задана как где, и может быть вычислена из графика — [19].

4. Результаты и обсуждения

Результаты по скорости коррозии и потенциалу коррозии в разомкнутом контуре были собраны в течение 654 дней (почти 24 месяца) в условиях воздействия. В результате есть адекватные проверенные данные для проведения статистического анализа. Значение каждой точки на кривой зависимости от времени является средним значением для реплицированных образцов при тех же условиях опыта.

Для цифр, на которых истекшее время принято в качестве горизонтальной оси, «нулевой день» означает день, когда образцы только что подверглись воздействию среды эксперимента.Измерения проводились через 6 часов после погружения образцов в соответствующие хлоридные растворы. «Средняя коррозия» относится к среднему арифметическому значению измеренной скорости коррозии с 96 по 654 день. В этом исследовании было принято среднее арифметическое значение измеренной скорости коррозии во время фазы плато (между 96 и 654 днями), чтобы сделать эмпирическое уравнение более представительное, без учета переменной времени. При этом сезонная погода менялась с лета на зиму, максимальная температура составляла примерно 27.8 ° C, а минимальная температура составляла приблизительно 7,5 ° C.

4.1. Скорость коррозии во времени

Зарегистрированная плотность тока коррозии, полученная из измерений поляризации, нанесена на график относительно затраченного времени, как показано на рисунке 4. Результаты показывают, что образцы без трещин имели низкие плотности тока коррозии, тогда как образцы с трещинами у экземпляров были гораздо более высокие. Этот результат указывает на то, что появление трещин в бетоне привело к значительному увеличению скорости коррозии.Вероятно, эта причина связана с воздействием хлоридного раствора на арматуру без бетонного покрытия.

Результаты также показывают, что увеличение ширины трещины () приводит к увеличению скорости коррозии (т. Е. Плотности тока коррозии). Обнаружено, что скорость коррозии первоначально снижалась с истекшим временем в течение первой недели экспериментов. В основном это связано с понижением температуры и уменьшением концентрации растворенного кислорода, который поддерживал процесс коррозии.После 13 недель воздействия в соответствующих средах скорость коррозии имела тенденцию к снижению и достигала стабильного значения. Таким образом, при построении графика зависимости скорости коррозии от времени на Рисунке 4 можно увидеть, что в основном достигается постоянное значение через 13 недель.

В данном исследовании коррозия, при которой значение скорости коррозии превышает 0,1 мк А / см ² (что означает скорость коррозии 1 мк м / год), рассматривается как активная коррозия.С этой точки зрения, все эти образцы с трещинами показали активное состояние коррозии в течение последней части периода эксперимента (654 дня). Однако для образцов без трещин большинство из них оставалось пассивным в растворах с более низкой концентрацией хлорида, за исключением образца в 6,0% растворе хлорида.

Влияние концентрации хлоридов на скорость коррозии также исследуется в исследовании. Результаты на Рисунке 4 показывают, что с увеличением концентрации хлорида в растворе скорость коррозии заметно увеличилась.В присутствии 0,6% хлорида скорость коррозии варьировалась от 0,05 до 0,25 мк А / см ² , как показано на рисунке 4 (а), в то время как скорость коррозии находилась в диапазоне 0,35 ~ 1,0 мк А / см ² в присутствии 6,0% хлорида, как показано на рисунке 4 (е). Следует отметить, что при длительных выдержках для образцов без трещин пассивный разрыв был обнаружен при концентрациях хлоридов более 3,0%. Этот результат означает, что 3,0% является критической концентрацией хлорида для образцов без трещин, вызывающей активную коррозию.На рисунке 4 показано, что в этих растворах скорость коррозии бетона с трещинами была больше 0,1 мкм А / см ² для большинства моментов времени воздействия, за исключением образца с трещиной 0,2 мм, подверженного воздействию 0,6% раствора хлорида. . Поэтому в этих экспериментах были получены пороговые значения концентрации хлоридов и для бетона с трещинами. В результате минимальное значение ширины трещины, которое также называют критической шириной трещины, является функцией концентрации хлорида.

4.2. Влияние ширины трещины и концентрации хлоридного раствора на скорость коррозии

Как указано в предыдущем разделе, скорости коррозии достигают установившихся значений через 13 недель для образцов, подвергнутых воздействию другого хлоридного раствора. Таким образом, средняя скорость коррозии для каждой группы образцов принята как среднее значение скорости коррозии с 96 по 654 день. На рисунке 5 представлены сравнения средних скоростей коррозии для образцов в тех же условиях эксперимента (одинаковая концентрация хлорида раствор), но с разной шириной трещин.Максимальные и минимальные значения были получены из следующих уравнений: где — среднее значение скорости коррозии, — стандартное отклонение.

Результаты показывают, что средняя скорость коррозии обычно увеличивается с увеличением ширины трещины () (в порядке без трещин <0,2 мм <0,3 мм <0,4 мм <0,5 мм). Кроме того, такая же тенденция наблюдалась, когда концентрация хлоридов была независимой переменной; то есть средняя скорость коррозии увеличивалась с увеличением концентрации хлорида порядка 0.6% <1,2% <2,1% <3,0% <6,0%.

Средняя скорость коррозии образцов без трещин во всех растворах была менее 0,1 мкм А / см ² . Однако для образцов с трещинами средняя скорость коррозии была выше 0,1 мк А / см ² , за исключением образцов бетона с трещиной 0,2 мм, подвергшихся воздействию 0,6% раствора хлорида. Результаты показывают, что для бетона с трещинами следует ограничивать как ширину трещины, так и концентрацию хлоридов, чтобы снизить скорость коррозии.Это исследование предполагает, что предел ширины трещины составляет 0,2 мм, а предельное значение концентрации хлорида менее 0,6%. Если оба эти требования не выполняются, скорость коррозии может быть более 0,1 мкм А / см ² .

Взаимосвязь между шириной трещины (), концентрацией хлоридов в растворе и скоростью коррозии будет установлена ​​следующим образом.

Корреляция между средней скоростью коррозии и концентрацией хлоридного раствора представлена ​​на рисунке 6.На рисунке показано, что в эксперименте по ускоренной коррозии для заданной ширины трещины скорость коррозии увеличивается с увеличением концентрации раствора хлорида. Более того, может быть обнаружена высокая степень корреляции между средней скоростью коррозии и концентрацией хлоридного раствора (обычно поправочный квадрат> 0,75) для заданной ширины трещины. В общем, тенденции между скоростью коррозии и концентрацией хлоридного раствора, показанные на рисунке 6, можно выразить следующим образом: где ( мк А / см ² ) и (-), представленные в таблице 3, являются коэффициентами, зависящими от от ширины трещины и — концентрация раствора Cl ^— .

Корреляция между средней скоростью коррозии и шириной трещины () представлена ​​на рисунке 7. Для данной концентрации хлоридного раствора средняя скорость коррозии может быть увеличена. с увеличением ширины трещины. В общем, тенденции между скоростью коррозии и шириной трещины, показанные на рисунке 7, могут быть выражены следующим образом: где ( μ А / см ² ) и d (-), представленные в таблице 4, являются коэффициентами значения которых зависят от концентрации хлоридного раствора.Для образцов без трещин значение равно нулю; поэтому данные для образцов без трещин не показаны на Рисунке 7.

Общая зависимость скорости коррозии от ширины трещины и концентрация хлоридного раствора представлены в (5) и (6). В целях разработки эмпирической модели прогнозирования, концентрация хлоридного раствора и ширина трещины должны быть включены в одно уравнение для прогнозирования скорости коррозии образцов с трещинами.Когда коэффициенты c и d в (6) включены, влияние ширины трещины и концентрации раствора хлорида, следовательно, (5) и (6) могут быть объединены в одно уравнение. Следует отметить, что значения для c и d могут соответствовать данным для образцов с трещинами из рисунка 7.

Когда значения c и d нанесены на график в зависимости от концентрации раствора хлорида, могут быть установлены вариации c и d с шириной трещины (), и полученные в результате подогнанные уравнения выглядят следующим образом: После того, как коэффициенты c и d в (6) были заменены на коэффициенты в (7 ) итоговая эмпирическая модель прогноза скорости коррозии приведена в (8).Сравнение между прогнозируемой скоростью коррозии из (8) и измеренной средней скоростью коррозии было проведено на рисунке 8. Результаты на этом рисунке показывают, что прогнозируемая скорость коррозии хорошо согласуется с соответствующими измеренными средними скоростями коррозии.

В целях иллюстрации графические изображения (8) для различной ширины трещины и концентраций раствора хлорида приведены на рисунках 9 и 10. Значение ширины трещины и концентрация раствора хлорида выбраны произвольно, чтобы показать общую тенденцию. скорости коррозии в зависимости от ширины трещины и концентрации хлоридного раствора.Из рисунков 9 и 10 можно сделать следующие общие наблюдения:

(i) Скорость коррозии чувствительна как к ширине трещины, так и к концентрации хлоридного раствора.

(ii) Когда концентрация хлоридов составляет менее 2,7%, может поддерживаться менее 0,05 мм для ограничения скорости коррозии менее 0,1 мк А / см ² . Аналогично, для трещин шириной 0,1 мм и 0,2 мм концентрация хлоридов должна быть менее 1,5% и 0.9% соответственно, чтобы ограничить скорость коррозии менее 0,1 мк А / см ² .

(iii) Критическая концентрация хлоридов для ограничения скорости коррозии менее 0,1 мк А / см ² увеличивается с уменьшением ширины трещины.

4.3. Потенциал коррозии разомкнутого контура

Тенденции развития арматурного стержня потенциала коррозии разомкнутого контура показаны на рисунках 11 (a) –11 (e) для различных концентраций раствора хлорид-иона.В целом, в отношении результатов определения потенциала коррозии можно получить следующие результаты:

(i) Для данной экспериментальной среды потенциал коррозии становился менее отрицательным в следующем порядке: без трещин <0,2 мм трещина <0,3 мм трещина <0,4 мм трещина <0,5 мм трещина.

(ii) Следует отметить, что добавление хлорид-ионов приводило к сдвигу в сторону более низкого значения, потому что в присутствии хлорид-ионов происходило нарушение пассивности, и потенциал уменьшался с увеличением концентрации хлорида.

Взаимосвязь между потенциалом коррозии и скоростью коррозии показана на рисунке 12. Рисунок показывает, что потенциал коррозии хорошо коррелировал со скоростью коррозии; то есть более высокие скорости коррозии соответствуют более отрицательным потенциалам коррозии.

5. Выводы

Бетонное покрытие ЖБ элемента обеспечивает защиту арматуры от коррозии. Широко признано, что бетон без трещин работает значительно лучше, чем компоненты бетона с трещинами, когда RC-элементы подвергаются воздействию окружающей среды, богатой ионами.В рамках исследования был проведен ряд экспериментальных исследований призм из бетона с трещинами для оценки влияния ширины трещины и концентрации хлоридного раствора на коррозионные характеристики. На основе экспериментальных результатов была предложена эмпирическая модель прогнозирования скорости хлорид-индуцированной коррозии треснувших RC-элементов. Кроме того, можно сделать следующие выводы:

Появление трещин в бетоне значительно увеличивает скорость коррозии, и для данной среды воздействия скорость коррозии увеличивается с увеличением ширины трещины.

При заданной ширине трещины добавление хлорид-ионов заметно увеличивало скорость коррозии.

Эмпирическая модель, которая учитывала влияние ширины трещины и концентрации хлоридного раствора, была предложена для прогнозирования скорости коррозии. Эта модель может определять максимально допустимую ширину трещины и концентрацию хлоридов для достижения скорости коррозии ниже желаемого значения.

Для железобетона с трещинами следует ограничивать как ширину трещины, так и концентрацию хлоридов.С увеличением значения критической концентрации хлорида соответствующая ширина трещины для ограничения скорости коррозии менее 0,1 мк А / см ² предел уменьшается.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Выражение признательности

Эта работа была поддержана Национальной программой фундаментальных исследований Китая (программа 973: 2011CB013800), Основной программой фонда естественных наук высших учебных заведений Цзянсу Китая (14KJA560001) и Общей университетской аспирантурой исследований и исследований. Творческий проект провинции Цзянсу (грант №CXZZ13_0440).

КОНТРОЛЬ ТРЕЩИН В БЕТОННЫХ СТЕНАХ

ВВЕДЕНИЕ

Трещины в зданиях и строительных материалах обычно возникают в результате ограниченного движения. Это движение может происходить внутри материала, как при изменении объема из-за потери или поглощения влаги, температурного расширения или сжатия, или может быть результатом перемещений соседних или поддерживающих материалов, таких как отклонение балок или плит.Во многих случаях движение неизбежно, и его необходимо приспосабливать или контролировать.

Проектирование эффективного контроля трещин требует понимания источников напряжения, которое может вызвать растрескивание. Было бы просто предотвратить взлом, если бы была только одна переменная. Однако предотвращение осложняется тем фактом, что взлом часто возникает из-за сочетания источников.

ПРИЧИНЫ ТРЕЩИН

Существует множество потенциальных причин растрескивания.Понимание причины потенциального растрескивания позволяет проектировщику включить соответствующие процедуры проектирования для его контроля. Наиболее частые причины появления трещин в бетонной кладке показаны на Рисунке 1 и обсуждаются ниже.

Рисунок 1. Правильная конструкция может предотвратить образование трещин такого типа

Усадка / ограничение

В бетонных стенах кладки могут возникать трещины в результате усадки из-за усадки при высыхании, колебаний температуры и карбонизации.Эти трещины возникают, когда кладочные панели удерживаются от движения.

Усадка при сушке

Бетонные изделия состоят из матрицы частиц заполнителя, покрытых цементом, который связывает их друг с другом. После схватывания бетона матрица заполнителя с цементным покрытием расширяется при увеличении содержания влаги и сжимается (сжимается) при уменьшении содержания влаги. Таким образом, усадка при высыхании является функцией изменения содержания влаги.

Хотя раствор, раствор и бетонная кладка являются бетонными изделиями, было показано, что единичная усадка является преобладающим показателем общей усадки стены в основном из-за того, что она представляет собой самую большую часть стены.Таким образом, только характеристики усадки устройства обычно используются для определения критериев проектирования для контроля трещин.

Для отдельного блока на величину усадки при высыхании влияет влажность блока во время укладки, а также характеристики и количество вяжущих материалов, тип заполнителя, уплотнения и отверждения. В частности, на усадку при высыхании влияют следующие факторы:

• стены, построенные из «мокрых» блоков, будут иметь большую усадку при высыхании, чем более сухие блоки;
• увеличение содержания цемента увеличивает усадку при высыхании;

Заполнители

• , чувствительные к изменению объема из-за содержания влаги, приводят к повышенной усадке; и

Изделия

• , прошедшие хотя бы один цикл сушки, не будут подвергаться такой большой усадке в последующих циклах сушки (см.7).

Типичный коэффициент усадки при сушке находится в диапазоне от 0,0002 до 0,00045 дюймов / дюйм. (мм / мм) или от 0,24 до 0,54 дюйма (от 6,1 до 13,7 мм) на 100 футов (30,48 м).

Изменения температуры

Было показано, что движение бетонной кладки линейно пропорционально изменению температуры. Коэффициент теплового движения, обычно используемый в конструкции, составляет 0,0000045 дюйма / дюйм / ° F (0,0000081 мм / мм / ° C) (см. 2). Фактические значения могут находиться в диапазоне от 0,0000025 до 0,0000055 дюйма / дюйм / ° F (от 0,0000045 до 0.0000099 мм / мм / ° C) в основном в зависимости от типа заполнителя, используемого в установке. Фактическое изменение температуры, конечно, определяется географическим положением, освещением стен и цветом.

Например, стена, построенная при погодных условиях 70 ° F (21 ° C) и подвергающаяся минимальной температуре 0 ° F (-18 ° C), приводит к сокращению примерно на 0,38 дюйма (9,7 мм) на 100 фут (30,48 м) с коэффициентом 0,0000045 дюйма / дюйм / ° F (0,0000081 мм / мм / ° C).

Карбонизация

Карбонизация — это необратимая реакция между вяжущими материалами и углекислым газом в атмосфере, которая происходит медленно в течение нескольких лет.Поскольку в настоящее время не существует стандартного метода испытаний на усадку при карбонизации, предлагается значение 0,00025 дюйма / дюйм. (мм / мм). Это приводит к сокращению на 0,3 дюйма (7,6 мм) стены длиной 100 футов (30,48 м).

Ограничение

Как упоминалось ранее, вышеупомянутое явление вызывает движение в стене. Когда обеспечивается внешнее ограничение, которое сопротивляется этому движению, результатом является напряжение внутри стены и соответствующий потенциал для растрескивания. Обычно стены из бетонной кладки ограничиваются по низу стены (в основном, фундаментом) с частичным ограничением по верху стены.Концы типичной стеновой панели из бетонной кладки могут быть частично ограничены пилястрами или пересечениями стен, но это частичное ограничение обычно существенно не изменяет потенциал стены к растрескиванию. Исключения из типичного условия ограничения включают консольные стены, которые ограничены вдоль своего основания, но свободны (не ограничены) наверху. Консервативно основывать общие критерии проектирования контроля трещин на условии ограничения вдоль верхней и нижней части стены.

Дифференциальное движение

Различные строительные материалы могут по-разному реагировать на изменения температуры, влажности или структурной нагрузки.Каждый раз, когда в стеновой системе объединяются материалы с разными свойствами, существует вероятность растрескивания из-за различного движения. При строительстве бетонной кладки следует учитывать, в частности, два материала: глиняный кирпич и конструкционную сталь.

При соединении этих двух блоков необходимо учитывать разницу в перемещении между глиняным кирпичом и бетонной кладкой, поскольку бетонная кладка имеет общую тенденцию к усадке, в то время как кладка из глиняного кирпича имеет тенденцию расширяться. Эти дифференциальные движения могут вызвать растрескивание, особенно в композитных конструкциях и в стенах, которые состоят из кирпича и блока одновременно.

Композитные стены — это многослойные стены, которые конструктивно действуют как единое целое и выдерживают приложенные нагрузки. Плети обычно скрепляются между собой стеновыми стяжками через заданные интервалы для обеспечения адекватной передачи нагрузки. Когда композитная стена включает глиняный кирпич, соединенный с бетонной кладкой, используется армирование стыков лестничного типа или коробчатые стяжки для обеспечения некоторой степени бокового перемещения между стенками. Кроме того, в глиняный кирпич устанавливаются компенсационные швы, чтобы они совпадали с контрольными швами в бетонной кладке.

Когда глиняный кирпич используется в качестве акцентирующей полосы в бетонной стене из каменной кладки или наоборот, дифференциальное движение двух материалов может привести к растрескиванию, если только не будут приняты меры для его компенсации. Чтобы уменьшить растрескивание, можно использовать плоскости скольжения между лентой и окружающей стеной, горизонтальное армирование или более частые контрольные швы или их комбинацию, чтобы контролировать растрескивание. См. Раздел «Контроль трещин в бетонном кирпиче и других облицовках из бетонной кладки» (ссылка 6) для получения дополнительной информации об этих подходах.

Различия в тепловых деформациях также необходимо учитывать при использовании кирпичной кладки в сочетании со конструкционной сталью. Помимо различий в тепловых коэффициентах, стальные профили обычно имеют гораздо более высокое отношение площади поверхности к объему и имеют тенденцию быстрее реагировать на изменения температуры. Обычно это предусмотрено с помощью щелевых и гибких соединений. Бетонные стены из каменной кладки для металлических зданий (ссылка 5) предоставляет более подробную информацию по этому вопросу.

Чрезмерный прогиб

Поскольку стены и балки прогибаются под нагрузкой на конструкцию, могут возникать трещины.Кроме того, прогиб опорных элементов может вызвать трещины в элементах кладки. Чтобы снизить вероятность растрескивания, доступны следующие альтернативы:

• добавление арматурной стали в кладку для преодоления ожидаемых трещин и ограничения ширины трещин,
• , ограничивающий прогиб элементов, обеспечивающих вертикальную опору неармированной кирпичной кладки, до приемлемых уровней (меньше или равно l /600, но не более 0,3 дюйма (7,6 мм) из-за статической и временной нагрузки при опоре неармированной кирпичной кладки) (см. .2), и;
• с использованием деформационных швов для эффективной облицовки кладки панелями, чтобы она могла сочленяться с изогнутой формой опорного элемента.

Структурная перегрузка

Все стеновые системы подвержены потенциальному растрескиванию от внешних расчетных нагрузок из-за ветра, давления почвы или сейсмических сил. Растрескивание из-за этих источников контролируется путем применения соответствующих критериев проектирования конструкций, таких как расчет допустимого напряжения или расчет прочности. Эти критерии подробно обсуждаются в разделе «Допустимые напряжения» для бетонной кладки и «Положения по расчету прочности для бетонной кладки» (см.1 и 9).

Поселок

Дифференциальная осадка возникает, когда части опорного фундамента оседают из-за слабого или неправильно уплотненного грунта основания. Осадка фундамента обычно вызывает ступенчатую трещину вдоль швов раствора в оседлой зоне, как показано на Рисунке 1. Предотвращение растрескивания при осадке зависит от реалистичной оценки несущей способности грунта, а также от правильного проектирования и строительства фундамента.

Опоры следует размещать на ненарушенной естественной почве, если только эта почва не является неподходящей, слабой или мягкой.Неподходящий грунт следует удалить и заменить уплотненным грунтом, гравием или бетоном. Точно так же корни деревьев, строительный мусор и лед должны быть удалены перед установкой опор. Добавление арматуры в фундамент также может уменьшить эффект дифференциальной осадки.

СТРАТЕГИИ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕЩИНАМИ

В дополнение к правильным стратегиям проектирования, рассмотренным выше в отношении несущей способности конструкции и дифференциального перемещения, следующие рекомендации могут быть применены для ограничения образования трещин в бетонных стенах из каменной кладки.

Свойства материала

Традиционно для борьбы с трещинами в бетонной кладке используются бетонные блоки с низким содержанием влаги, использование горизонтального армирования и контрольные швы для компенсации движения. До издания ASTM C90 (ссылка 8) 2000 г. низкое содержание влаги требовалось для устройства с контролем влажности типа I. Цель заключалась в том, чтобы гарантировать проектировщикам изделия с более низким содержанием влаги, чтобы свести к минимуму возможное растрескивание при усадке.Однако существует несколько ограничений, позволяющих полагаться только на содержание влаги, поскольку есть и другие факторы, влияющие на усадку, которые не учитываются при указании блока типа I. Кроме того, блоки типа I не всегда инвентаризировались производителями бетонной кладки. Что наиболее важно, блоки типа I необходимо защищать до тех пор, пока они не будут помещены в стену, что оказалось затруднительным для некоторых проектов. Из-за вышеупомянутых проблем, связанных со спецификацией Типа I, ASTM удалил из стандарта обозначения Тип I, Установки с контролируемой влажностью и Тип II, Установки без контроля влажности.

В связи с удалением обозначений типа агрегата из ASTM C90 были разработаны два метода определения расстояний между контрольными швами, независимо от типа агрегата: 1). Эмпирические критерии контроля трещин, основанные на успешных исторических характеристиках за многие годы в различных географических условиях и 2). Разработанные критерии контроля трещин, основанные на коэффициенте контроля трещин (CCC), который включает комбинированные эффекты движения из-за усадки при сушке, усадки при карбонизации и сжатия из-за изменения температуры.Первый представлен в NCMA TEK 10-2C, Контрольные швы для бетонных стен — эмпирический метод (ссылка 4), а второй в TEK 10-3 Контрольные соединения для бетонных стен — альтернативный инженерный метод (ссылка 3). Эмпирический метод является наиболее часто используемым и применим к большинству обычных типов зданий. Спроектированный метод обычно используется только в необычных условиях, таких как блоки с темным цветом в климате с большими колебаниями температуры.

Суставы управления

Контрольные швы — это, по сути, вертикальные перегородки, встроенные в стену для уменьшения ограничений и обеспечения возможности продольного перемещения.Поскольку усадочные трещины в бетонной кладке являются эстетической, а не структурной проблемой, контрольные швы обычно требуются только в стенах, где растрескивание в результате усадки может ухудшить внешний вид или где может произойти проникновение воды. TEK 10-2C (ref. 4) предоставляет более подробную информацию о деталях, типах и расположении управляющих шарниров.

Армирование для ограничения ширины трещины

Помимо внешнего ограничения, армирование вызывает некоторое внутреннее ограничение внутри стены.Арматура реагирует на изменение температуры соответствующим изменением длины; однако арматура не претерпевает объемных изменений из-за изменений влажности или карбонизации. Следовательно, при усадке стенки арматура подвергается упругому укорачиванию (деформации), что приводит к сжимающему напряжению в стали. Соответственно, окружающая кладка компенсирует это сжатие растяжением. В момент, когда кладка трескается и пытается раскрыться, напряжение в арматуре превращается в растяжение и ограничивает ширину трещины, удерживая ее закрытой.

Чистый эффект заключается в том, что армирование регулирует ширину трещины, вызывая большее количество (частоту) трещин. По мере увеличения коэффициента усиления по горизонтали (площадь поперечного сечения горизонтальной стали по сравнению с площадью поперечного сечения кладки по вертикали) ширина трещины уменьшается. Армирование меньшего размера на более близких расстояниях более эффективно, чем усиление большего размера на больших расстояниях, хотя горизонтальное армирование на расстоянии до 144 дюймов (3658 мм) считается эффективным для контроля ширины трещин в некоторых областях.

Исследования показали, что арматура в виде армирования швов или армированных связующих балок эффективно ограничивает ширину трещин в бетонных стенах кладки. Как указывалось ранее, по мере увеличения уровня армирования и уменьшения расстояния между арматурой растрескивание становится более равномерным, а ширина трещины уменьшается. По этой причине минимальное количество горизонтального армирования необходимо при использовании рекомендованных NCMA максимальных расстояний между контрольными швами (см.3 и 4).

Стены в зонах повышенной сейсмичности с относительно большим количеством горизонтального армирования могут не требовать контрольных швов, поскольку одно армирование уменьшает ширину усадочных трещин до размера, который можно эффективно обработать водоотталкивающими покрытиями. Опыт показал, что это может быть выполнено в стенах с горизонтальным армированием не менее 0,2% (ссылка 3). См. Таблицу 1 для получения информации о размере и расстоянии между арматурой, удовлетворяющих этим критериям.

Таблица 1 — Максимальный интервал горизонтального армирования, отвечающий критериям As> 0.002An

Список литературы

1. Расчет допустимого напряжения бетонной кладки на основе IBC 2012 и MSJC 2011, TEK 14-7C. Национальная ассоциация бетонных каменщиков, 2013.
2. Строительные нормы и правила для каменных конструкций, ACI 530-05 / ASCE 6-05 / TMS 402-05. Сообщено Объединенным комитетом по стандартам кладки, 2005 г.
3. Контрольные стыки для бетонных стен — альтернативный инженерный метод, TEK 10-3.Национальная ассоциация бетонных каменщиков, 2003.
4. Контрольные швы для бетонных стен — эмпирический метод, TEK 10-2C. Национальная ассоциация бетонных каменщиков, 2010.
5. Бетонные стены для металлических зданий, TR-149. Национальная ассоциация бетонных каменщиков, 1996.
6. Контроль трещин в бетонном кирпиче и других облицовках из бетонной кладки, TEK 10-4. Национальная ассоциация бетонных каменщиков, 2001.
7. Измерение усадки бетонного блока — Сравнение методов испытаний, E.Л. Саксер и Х. Toennies, страницы 988-1004, 1957.
8. Стандартные технические условия на несущие бетонные блоки, ASTM C90-03. ASTM International, 2003.
9. Положения по расчету прочности бетонной кладки, TEK 14-4B. Национальная ассоциация бетонщиков, 2008.

NCMA TEK 10-01A, редакция 2005 г.

NCMA и компании, распространяющие эту техническую информацию, не несут никакой ответственности за точность и применение информации, содержащейся в этой публикации.

Раннее растрескивание бетонного покрытия

Бинод Кумар , ученый, и доктор Рену Матур , руководитель отдела жестких покрытий, CRRI, Нью-Дели

Сотни километров бетонных покрытий строятся в стране в рамках Национальной программы развития автомобильных дорог (NHDP). Некоторые бетонные тротуары уже открыты для движения транспорта, а некоторые другие должны быть завершены в ближайшее время. Строительство этих бетонных покрытий в разных частях страны было выполнено лучшими строительными агентствами с использованием самого современного строительного оборудования, лучших материалов и под наблюдением различных национальных и международных консультантов и экспертов.Несмотря на применение хороших строительных технологий и мер контроля качества, в этих недавно построенных бетонных покрытиях наблюдается много видов преждевременных повреждений. Наиболее частые нарушения наблюдались в виде поперечных и продольных трещин на всю глубину, оседающих трещин, угловых трещин, трещин над дюбелями, трещин над водопропускными трубами и взрывами и т. Д. Эти нарушения указывают на разрушение бетонных плит, но более того. чем то, что они указывают на неспособность человека понять несколько основных и фундаментальных вещей, связанных с бетонным материалом и дорожным покрытием.Незнание и халатность со стороны тех, кто связан со строительством бетонных покрытий, в большинстве случаев приводит к возникновению таких преждевременных повреждений. В этой статье обсуждаются различные виды повреждений, которые наблюдались на вновь построенных бетонных плитах тротуара в рамках различных проектов. Также были обсуждены причины неисправностей и методы ремонта, которые были приняты на некоторых проектах.

Введение

Заслуга бетона в том, что поступает не так много жалоб на огромное количество бетона, уложенного для строительства бетонных покрытий.Несмотря на то, что легко определить свойства затвердевшего бетона, которые будут подходить для качественного бетона дорожного покрытия, на протяжении всего процесса строительства требуется большая осторожность, чтобы уложенный бетон достиг всех желаемых свойств, не приводя к каким-либо преждевременным повреждениям. Любая халатность в процессе строительства может привести к преждевременным повреждениям бетонных плит тротуара. Эти повреждения могут проявляться в виде неконтролируемого растрескивания, растрескивания из-за пластической усадки, растрескивания осадка, в основном, над водопропускными трубами и возле водопропускных труб перекрытий, выступами, трещинами над дюбелями и т. Д.

Многие трещины такого типа наблюдались в бетонных плитах тротуара, которые были либо завершены в недавнем прошлом, либо строятся в рамках проектов в рамках Национальной программы развития автомобильных дорог. Все виды повреждений, наблюдаемых в бетонном покрытии, возникают по какой-то конкретной причине, связанной с поведением бетона как материала или бетонной плиты как конструкции. Иногда бывает очень запутанно и трудно установить правильную причину конкретного вида бедствия, но это можно выяснить, проведя расследование в сочетании с правильным пониманием реакции бетонного покрытия на экологические и транспортные нагрузки.В любом случае очень важно устранить причину неисправности, прежде чем выбирать наиболее подходящую методику ремонта.

Когда дело доходит до ремонта поврежденных бетонных покрытий, доступны очень ограниченные возможности. Ремонт затвердевшего бетона очень сложный и трудоемкий. Ремонт на полную и частичную глубину, замена плиты, заделка трещин, зашивание трещин, скрепление скобами — вот некоторые из методов ремонта, которые можно использовать для ремонта поврежденных бетонных покрытий. Причины и методы устранения этих повреждений обсуждаются в следующих параграфах.

Неконтролируемое растрескивание при усадке

Как и все материалы, бетон также расширяется и сжимается при изменении температуры. Усадка бетона начинается по мере его застывания. Градиент температуры и влажности, который существует между верхом и низом бетонных плит тротуара, вызывает скручивание и коробление плиты. Естественная реакция заставляет бетонное покрытие регулярно растрескиваться. Фундаментальной особенностью бетонных покрытий является введение системы соединений для контроля местоположения этих ожидаемых трещин.Усадочные швы, которые обычно предусматриваются через каждые 4,5 м, специально предназначены для контроля местоположения трещин такого типа.

Система усадочных швов обеспечивает защиту от трещин в новом бетонном покрытии. Тем не менее, определенные факторы дизайна или конструкции могут повлиять на эффективность системы усадочных соединений. Неожиданные изменения погоды во время и после строительства могут вызвать неконтролируемое растрескивание, несмотря на принятие надлежащей системы соединения. Из-за сложности взаимосвязанных факторов в некоторых бетонных покрытиях будут возникать неконтролируемые трещины.Эти трещины обычно развиваются в течение первых тридцати — сорока пяти дней.

Предотвращение неконтролируемого растрескивания

Бетонные плиты трескаются, когда растягивающие напряжения в бетоне превышают предел прочности. В раннем возрасте растягивающие напряжения возникают из-за ограничения изменения объема бетона или изгиба плиты из-за градиента температуры и влажности через бетон. Каждый поперечный и продольный пропил создает плоскость ослабления, в которой трещина возникает, а затем распространяется на дно плиты.Неконтролируемое растрескивание можно контролировать, приняв следующие меры предосторожности.

Время распиловки швов

Оптимальное время для распиловки усадочных швов в новом бетонном покрытии определяется как окно распиловки. Он представляет собой короткий период после укладки бетона, в течение которого бетон может быть успешно разрезан до того, как он потрескается неконтролируемым образом. Если распиливать стыки слишком рано, это может привести к растрескиванию вдоль пропила. Неровные, неровные края называются растрескиванием.Некоторое расслоение допустимо, если расширение пропила для заполнения стыковочного герметика приведет к удалению кромки рассыпания. Если растрескивание будет слишком сильным, это повлияет на внешний вид и способность герметизировать соединение. Если распиливание швов откладывается после определенного периода времени, когда происходит значительная усадка бетона, это может вызвать случайные трещины в дорожном покрытии (Фотография 1).

Глубина пропила

Влияние глубины пропила на раннее растрескивание в первую очередь зависит от времени пропила. Ранняя распиловка стыков может потребовать меньшей глубины пропила для предотвращения случайного растрескивания.Обычно глубина пропила составляет от 0,25 до 0,33 глубины плиты. Если глубина пропила меньше требуемой, это может не ослабить бетон в этом месте и в конечном итоге может привести к растрескиванию бетона в другом месте.

Погода и окружающие условия

Погода почти всегда играет роль в возникновении неконтролируемых трещин. Температура воздуха, ветер, относительная влажность и солнечный свет влияют на гидратацию и усадку бетона. Эти факторы могут нагревать или охлаждать бетон или вытягивать влагу с открытых бетонных поверхностей.Бетон, вымощенный ранним утром, часто нагревается до более высоких температур, чем бетон, уложенный поздно утром или днем, потому что он получает больше лучистого тепла. В результате бетон, вымощенный утром, обычно будет иметь более короткое окно для пиления и часто будет демонстрировать больше случаев неконтролируемого растрескивания.

Расстояние между стыками

Теоретические и практические исследования показали, что оптимальное расстояние между стыками зависит от толщины плиты, заполнителей бетона, основания и климата.Покрытие с большим расстоянием между поперечными швами может растрескаться в местах, отличных от пропилов, из-за растягивающих напряжений от температурного скручивания. В большинстве случаев расстояние между усадочными швами в гладком покрытии составляет от 4,5 м до 6,0 м. Также важно проверить расстояние между поперечными и продольными усадочными швами, чтобы убедиться, что они находятся в пределах, указанных в различных нормах и спецификациях.

Условия отверждения

Внутренняя температура и влажность бетона также влияют на время, доступное для распиловки швов.Температура связана с увеличением прочности бетона и частично регулирует время начала пропила и окончательное время до начала растрескивания. Распил швов должен быть завершен до того, как температура поверхности бетона начнет падать, поскольку термическое сжатие начинается, как только температура бетона падает. Профиль тепловыделения бетонной смеси может быть получен с помощью измерителей зрелости бетона. Мониторинг температуры поверхности бетона позволит узнать прочность бетона, а также точку, когда температура поверхности начнет снижаться и следует закончить распиловку.

Несоосность дюбелей

На образование начального растрескивания не повлияет ни наличие, ни перекос дюбелей. Выравнивание дюбелей становится сдерживающим фактором только в том случае, если трещина выходит за пределы пропила стыка, а смещение превышает допуск в 3 процента. Если трещина существует ниже пропила и неконтролируемая трещина возникает поблизости, то возможно, что дюбели не выровнены и привели к блокировке стыка, то есть не позволяя стыку открываться или закрываться (Фотография 2).

Разрывы

Разрывы — это разрушения соединения при сжатии, вызванные чрезмерным расширением, связанным с высокими температурами, высоким содержанием влаги или их комбинацией. Взрывы могут происходить постепенно, а могут быть внезапными и драматическими. Сбои происходят на всей глубине и на всей ширине полосы движения и могут представлять серьезную опасность для дорожного движения.

Взрывы становятся вероятными, когда нормальное движение суставов ограничивается проникновением. Увеличение объема бетона, вызванное повышенными температурами и содержанием влаги, создает продольную тягу, которая может преодолеть прочность на сжатие самого слабого соединения в секции.Тенденция к вздутию более выражена на тротуарах с длинными плитами, где движения отдельных швов наиболее велики. Суставы обычно сначала выходят из строя в нижних частях. Этот отказ создает наклонную плоскость для скольжения плит вверх при дальнейшем расширении. Внезапный и резкий взрыв может произойти, когда верхняя часть оторвется без предупреждения или без предупреждения. Большинство взрывов происходит во время сильной жары и обычно днем. Взрывы редко происходят там, где расстояние между стыками меньше 6 м, без промежуточных компенсаторов, даже если стыки не герметичны.На новых покрытиях почти не бывает взрывов. Если тротуар подвержен взрывам, они начинают происходить в возрасте от 3 до 5 лет. Взрывы обычно происходят в местах стыков или трещин в дорожном покрытии, и бетон в момент взрыва кажется в этом месте слабым или поврежденным.

Трещины оседания

Оседание земляного полотна и основания может вызвать растрескивание бетонного покрытия. Трещины, возникающие в результате осадки земляного полотна, обычно имеют переменное направление, но чаще всего они появляются по диагонали и непрерывно распространяются на многие плиты.Повторяющиеся загрузки тяжелых грузовиков могут в дальнейшем привести к разбиванию плит на несколько частей из-за потери опоры под плитой. Места водопропускной трубы и водопропускной трубы плиты более склонны к образованию трещин при осадке.

Преждевременные повреждения бетонного покрытия: причины и ремонт

Оседание земляного полотна и других слоев дорожного покрытия над водопропускными трубами и вблизи водопропускных труб перекрытий, в основном во время и после сезона дождей, может вызвать растрескивание на всю глубину вышележащих бетонных плит. На фото 3 показаны разрушенные плиты из-за оседания.

Трещины на дюбелях

Трещины от тонких волос до умеренно широких иногда могут образовываться на дюбелях (Фотография 4). Длина трещин может быть равна длине дюбелей. Эти трещины в основном представляют собой поверхностные трещины глубиной от 25 до 40 мм от поверхности плиты. Однако в некоторых случаях эти трещины могут доходить до поверхности дюбелей. Эти трещины могут не повлиять на способность передачи нагрузки узла дюбелей, но постепенно выкрашивание этих трещин может привести к ухудшению поверхности плиты на местах расположения дюбелей.Возможные причины таких трещин — слишком слабая или слишком большая вибрация устройства для установки дюбелей, жесткая бетонная смесь, малая глубина дюбелей и естественное явление осаждения тяжелых твердых частиц в жидкой среде вокруг дюбелей. Недостаточная вибрация блока DBI и жесткой бетонной смеси может оставить след дюбеля, в котором бетон не уплотняется должным образом. Впоследствии бетон оседает на тропе и создает трещину над местом расположения дюбеля. Слишком сильная вибрация блока DBI может вызвать сегрегацию агрегатов в следе дюбеля, что приведет к слишком большому накоплению жидкого навоза и воды в следе над дюбелем.Это может вызвать чрезмерную усадку бетона в этих местах, что приведет к растрескиванию. Кроме того, бетонная поверхность поверх мест установки дюбелей становится слабой из-за высокого водоцементного отношения, что приводит к истиранию раствора с поверхности.

Неправильные пропилы на поперечных стыках

Распил поперечного стыка в надлежащем месте относительно положения сборки дюбеля — обычная строительная практика. Но иногда могут происходить ошибки, приводящие к неправильному пропилу. Правильное расположение пропила поверх дюбеля не только повышает эффективность передачи нагрузки на стыки, но и обеспечивает лучшую работу дорожного покрытия на протяжении всего срока его службы.Допуск при распиловке поперечного стыка, т. Е. Допустимый перенос пропила от середины дюбеля в сборе, зависит от длины дюбеля. Было установлено, что 15 см дюбелей — это все, что необходимо для эффективной передачи нагрузки при нагрузках на шоссе. Таким образом, для обычно используемого дюбеля длиной 50 см допустимый допуск составляет 20 см, т. Е. 10 см в любую сторону от центра дюбелей.

Трещины над перекрытием и коробчатыми водопропускными трубами

Если бетонные плиты тротуара возводятся поверх нижележащих плит или коробчатых водопропускных труб, а места поперечных стыков не совпадают с границей нижележащей плиты водопропускной трубы, то наиболее вероятно, что поперечные трещины на всю глубину будут развиваются в бетонных плитах дорожного покрытия чуть выше крайних границ плиты водопропускной трубы с обеих сторон (фото 5).Многие такие случаи наблюдались на недавно построенных бетонных покрытиях в стране. Возникновение таких трещин более распространено, когда слои бетона дорожного покрытия (PQC) и сухого тощего бетона (DLC) укладываются непосредственно поверх плиты водопропускной трубы без какого-либо промежуточного слоя гранулированного основания. Если на плиту водопропускной трубы перед укладкой PQC и DLC помещается зернистый слой, то этот слой действует как слой, задерживающий трещины, и вероятность развития поперечных трещин в плите дорожного покрытия уменьшается, если не устраняется полностью.

Пластмассовые усадочные трещины

Погода почти всегда играет важную роль в возникновении неконтролируемых трещин на бетонном покрытии. Температура воздуха, скорость ветра, относительная влажность и солнечный свет влияют на гидратацию и усадку бетона. Эти факторы могут нагревать или охлаждать бетон или вытягивать влагу с открытой бетонной поверхности. Растрескивание из-за пластической усадки является результатом быстрого высыхания поверхности бетонного покрытия из-за высокой температуры окружающей среды, высокой скорости ветра, низкой влажности или сочетания этих факторов.Эти трещины обычно плотные и появляются в виде параллельных групп, перпендикулярных направлению ветра, вскоре после укладки бетона. Для предотвращения их возникновения необходимы соответствующие меры по отверждению (Фото 6).

Выступы на поверхности

Выскакивание — это конический фрагмент, который вырывается из поверхности бетона, оставляя отверстие, которое может различаться по размеру. Обычно на дне отверстия обнаруживается раздробленная частица заполнителя, при этом часть заполнителя все еще прилипает к кончику выдвижного конуса.Причина выскакивания — кусок пористой породы с высоким водопоглощением и относительно низким удельным весом. По мере того, как нарушенный заполнитель поглощает влагу, его набухание создает внутреннее давление, достаточное для разрушения бетонной поверхности. Пирит, обожженный доломит, уголь, сланец, мягкий мелкозернистый известняк, куски глины или сланец обычно вызывают всплески. Это также может быть вызвано поглощением воды дорогостоящим гелем, образующимся во время химической реакции между гидроксидом щелочного металла в бетоне и реактивными кремнистыми заполнителями.Большинство всплывающих окон появляется в течение первого года после размещения. Выскакивание, вызванное щелочно-кремнеземной реакцией, может произойти от нескольких часов до нескольких недель или даже через год после укладки бетона. Выскакивание, вызванное набуханием, вызванным влагой, может произойти вскоре после установки из-за поглощения воды из пластикового бетона или может появиться только после сезона высокой влажности или дождя. Выскакивание считается косметическим недостатком и, как правило, не влияет на срок службы бетона.

Растрескивание бордюра

Растрескивание бордюра в основном возникает там, где бордюр монолитно залит бетонной плитой. Это также можно наблюдать, хотя и не в основном, на бордюрах, уложенных монолитно с помощью машин для литья бордюров, а не монолитно с плитами. В обоих случаях в бордюрных камнях делают прорези прямо напротив поперечных стыков дорожного покрытия, чтобы позволить расширение и сжатие бордюров. Если стык этих бордюров заблокирован почвой, каменной крошкой и другим материалом, то расширение бордюров вместе с бетонными плитами затрудняется, и из-за чрезмерных сжимающих напряжений бордюры могут треснуть.

Методика ремонта

Полный глубинный ремонт

Полный ремонт (FDR) — это метод восстановления бетонного покрытия (CPR), который можно использовать для восстановления структурной целостности и надежности бетонных покрытий, имеющих определенные типы повреждений. Он включает в себя пропилы на всю ширину полосы для удаления поврежденного бетона до основания, ремонт нарушенного основания, установку устройств для передачи нагрузки и засыпку выемки нового бетона. Это эффективное постоянное средство для ремонта повреждений дорожного покрытия, особенно тех, которые возникают на стыках и трещинах или рядом с ними.Путем удаления и замены изолированных участков износа капитальный ремонт может отсрочить или остановить дальнейшее разрушение и восстановить дорожное покрытие, близкое к его первоначальному состоянию. Проблемы, которые могут быть устранены с помощью ремонта на полную глубину, включают поперечные трещины, угловые трещины, продольные трещины, поврежденные соединения, D-трещины, вздутия и выбивки.

Выбор размера заплатки

Важно, чтобы границы были расположены так, чтобы все значительные нарушения были удалены. Износ возле стыков и трещин может быть больше в нижней части плиты, чем в верхней части плиты.Следовательно, необходимо провести дальнейшее расследование. Расположение границ участка также зависит от уровня передачи нагрузки, который должен быть обеспечен. Пятна должны быть достаточного размера, чтобы исключить раскачивание и продольное растрескивание заплатки. Для обеспечения устойчивости и предотвращения продольного растрескивания рекомендуется минимальная длина участка 1,75 м и ширина полосы по всей полосе движения 3,5 м. По той же причине минимальный остаток плиты должен составлять не менее 1,75 м для плиты шириной 3,5 м. Объединение двух меньших участков в одно большое часто может снизить стоимость ремонта.Однако самая длинная длина участка не должна превышать длину плиты дорожного покрытия. Следующие рекомендации могут быть соблюдены для определения границ ремонта.

• Рекомендуемая минимальная ремонтная длина плиты шириной 3,5 м составляет 1,75 м для ремонта с механическими устройствами передачи нагрузки и 2,4 — 3 м для ремонта с агрегатными блокировочными соединениями. Ремонт должен производиться на всю ширину полосы движения.
• Минимальное рекомендуемое расстояние от ремонтных швов на всю глубину до ближайшей поперечной трещины или стыка — 1.75м.
• Границу, которая может упасть на существующее поперечное соединение с дюбелями, следует расширить на 0,3 м, чтобы включить существующее соединение.
• Если повреждение присутствует только на одной стороне существующего шпоночного соединения, это соединение может использоваться в качестве границы.
• На многополосных автомагистралях, как правило, нет необходимости согласовывать стыки в соседних полосах движения, если соблюдаются требования к минимальной длине, вся поврежденная область включена в границы ремонта, а разделительная древесно-волокнистая плита размещена вдоль продольный шов, а заплатка не привязана к прилегающей полосе.

Однако, если поврежденные участки на обеих полосах дороги похожи и обе полосы должны быть отремонтированы, может быть желательно выровнять границы ремонта, чтобы избежать небольших смещений и сохранить непрерывность.

Удаление проблемного бетона

Наружные границы ремонта должны быть обрезаны алмазной пилой. Изношенный бетон из зоны ремонта можно удалить, подняв его или разбив. По возможности желательно поднимать поврежденный бетон.Подъем старого бетона не повреждает основание и обычно выполняется быстрее и требует меньше труда, чем любой метод, который разрушает бетон перед снятием. Для выгрузки в старой бетонной поверхности просверливаются отверстия, затем в отверстия вставляются подъемные штифты и бетон удаляется с помощью цепей, прикрепленных к крану. Поврежденный бетон также можно удалить, разбив его на мелкие кусочки. Недостатком этого метода является то, что он часто повреждает подстилку.

При использовании механизированного тормозного оборудования, такого как отбойные молотки или гидроцилиндры, операторы должны контролировать энергию торможения оборудования.Операторы должны начать разбивать бетон в центре зоны удаления и двигаться наружу к буферным прорезям. Буферные пропилы выполняются на расстоянии примерно 0,3 м от периметра пропилов внутри заплатки. Оператор должен уменьшить энергию разрыва (высоту падения) перед тем, как начать работу на участке за пределами буферных разрезов. Тогда будет меньше шансов повредить бетон за периметром заплатки.

Если основание было повреждено во время операции удаления старого бетона, то его необходимо отремонтировать, добавив и утрамбовав новый материал основания.

Обеспечение передачи нагрузки

Дюбели на поперечных стыках необходимы для передачи нагрузки при большинстве ремонтов на полную глубину, за исключением дорожных покрытий с легким движением. Отверстия просверливаются в вертикальных гранях плиты параллельно поверхности и сторонам плиты. Диаметр отверстий должен быть минимальным, чтобы соответствовать размеру используемого дюбеля. Диаметр отверстия также зависит от анкерного материала. Для цементного раствора требуется отверстие диаметром на 5-6 мм больше номинального внешнего диаметра дюбеля.Для эпоксидных анкерных материалов требуется отверстие диаметром примерно на 2 мм больше номинального диаметра дюбеля. После сверления отверстия очищаются сжатым воздухом, чтобы вытеснить всю пыль и мусор. Затем отверстия закупориваются подходящей эпоксидной смолой с помощью длинной насадки, которая подает эпоксидную смолу к задней части отверстия. Вставьте новые дюбели, точно выровненные параллельно поверхности и сторонам плиты. Убедитесь, что эпоксидный анкерный материал течет вперед по всей длине заделки дюбеля во время установки.Снимите дюбели с помощью тонких плотно прилегающих пластиковых чехлов. ДВП толщиной 5-6 мм с разрывом сцепления следует укладывать вдоль любой продольной поверхности с существующей бетонной полосой или бетонным уступом. Это позволило бы заплате и старому бетону двигаться независимо друг от друга.

Укладка и отделка нового бетона

Положите и равномерно распределите качественный бетон для дорожного покрытия за соответствующую дополнительную плату. Тщательно утрамбуйте бетон с помощью внутренних вибраторов, а затем обработайте поверхность с помощью вибратора для стяжки.Особое внимание следует уделить обеспечению полного уплотнения вокруг дюбелей и краев ремонтируемого материала. Поверхность заплатки должна соответствовать профилю окружающей поверхности.

Текстурирование и отверждение

Поверхность заплатки может быть текстурирована так, чтобы она была похожа на поверхность окружающего дорожного покрытия. Первые несколько часов после заливки бетона являются наиболее важными для хорошего твердения. Поэтому наносите отвердитель, образующий жидкую мембрану, сразу после текстурирования на поверхность вновь уложенного бетона.Чтобы предотвратить потерю влаги и защитить поверхность от образования трещин из-за пластической усадки, на поверхность заплатки можно положить полиэтиленовый лист.

Распиловка и герметизация стыка

Последний шаг — распилить поперечные и продольные резервуары герметика для стыков на границах заплатки. Герметичные швы снизят вероятность выкрашивания в местах соединений. Стыки можно заполнить любым подходящим герметиком для швов.

Вышивание крестиком

Вышивание крестиком — это метод ремонта продольных трещин, которые находятся в достаточно хорошем состоянии.Цель вышивки крестиком — сохранить совокупное сцепление и обеспечить дополнительное усиление и прочность. Стяжки, используемые при вышивании крестиком, предотвращают вертикальное и горизонтальное перемещение или расширение трещины. Этот метод связывает части плиты с трещинами вместе и снижает вероятность дальнейшего роста трещины.

Для вышивки крестиком используются деформированные стяжки, просверленные поперек трещины под углом 30-45 градусов. Деформированных стальных стержней диаметром 10-12 мм достаточно, чтобы плотно закрыть трещину и улучшить сцепление заполнителя.Отверстия на полную глубину диаметром 18-20 мм просверливаются с шагом 300 мм со смещением 150 мм от трещины. Отверстия просверливаются поочередно с каждой стороны трещины так, чтобы одно отверстие проходило через трещину слева направо, а следующее — справа налево. После сверления отверстия продуваются воздухом под высоким давлением для удаления остаточной пыли. Затем в отверстия вводится высокопрочный эпоксидный гелевый клей. Сразу после введения эпоксидной смолы в каждое отверстие вставляются деформированные стальные стержни.Сверху трещина заделывается силиконовым герметиком.

Не зашивать поперечную трещину, которая приняла на себя роль соседнего стыка. Строчка не допускает поперечных движений шва (открывание и закрытие). Возле зашитой рабочей трещины, вероятно, образуется новая трещина, или бетон расколется по арматурным стержням.

Замена плиты

В случаях, когда плита имеет полную глубину и пересекает несколько трещин, необходима замена плиты. Он предполагает снос и замену поврежденной плиты.Перед тем, как сломать поврежденную плиту, необходимо сделать пропил на всю глубину по периметру ремонтируемой плиты, чтобы минимизировать повреждение окружающей плиты. Это должно включать существующие поперечные швы с обеих сторон. Необходимо следить за тем, чтобы пропил не доходил до соседних плит. Бывает случайно, тогда прорезь в соседней плите следует заделывать эпоксидным раствором. Затем бетон поврежденной плиты можно распилить на более мелкие части перед тем, как разбить и удалить ее.Бетон, который остается в углу заплатки после распиловки, следует тщательно выломать, чтобы не подрезать оставшуюся плиту. При необходимости восстановление основания следует производить, позаботившись о полном уплотнении, особенно в углах. Для уплотнения основания следует использовать пластинчатый вибратор. Закрепление дюбелей в просверленных отверстиях, укладка, уплотнение, отделка, текстурирование и отверждение свежего бетона в заплате будут такими, как описано в разделе «Ремонт по всей глубине».

Заключительные замечания

Трещины многих типов, такие как неконтролируемые поперечные трещины на всю глубину, трещины пластической усадки, трещины на всю глубину возле водопропускных труб перекрытий, трещины над дюбелями и т. Д.наблюдались на недавно завершенных конкретных дорожных проектах. Все такие трещины можно предотвратить или свести к минимуму, если предупредить персонал участка о мерах предосторожности, которые следует принимать во время укладки бетона. Надлежащая осторожность во время строительства может уменьшить неприятности, которые в противном случае было бы очень трудно и дорого устранить после застывания бетона.

Благодарность

Авторы благодарны д-ру С. Гангопадхьяя, директору Центрального научно-исследовательского института дорог, Нью-Дели, за его поддержку и любезное разрешение на публикацию этой статьи.

Список литературы

• «Совместные методы ремонта бетонных покрытий из портландцемента», отчет NCHRP 281, TRB, Вашингтон, округ Колумбия, декабрь 1985 г.
• «Рассмотрение глубины пропила для сочлененного бетонного покрытия на основе анализа механики разрушения», Золлингер, Д. и др., Transport Research Record 1449, TRB, Национальный исследовательский совет, Вашингтон, округ Колумбия, 1994, стр. 91-100
• «Методы восстановления проблемных бетонных покрытий», Бинод Кумар. и др., Материалы семинара по проектированию, строительству и обслуживанию цементно-бетонных покрытий, Индийский конгресс автомобильных дорог, 8-10 октября 2004 г., Нью-Дели.
• «Бетонные тротуары», под редакцией А. Ф. Сток, Elsevier Applied Sciences, Лондон и Нью-Йорк, 1988.
• «Руководство по содержанию и ремонту бетонных дорог», Департамент транспорта, Ассоциация цемента и бетона, Стационарный офис Ее Величества, Соединенное Королевство.
• IRC: 77-1979, «Предварительные рекомендации по ремонту бетонных покрытий с использованием синтетических смол», Индийский автомобильный конгресс, Дом Джамнагар, Шаджахан-роуд, Нью-Дели.
• Йодер, Дж.Э. и Витчак, М. В., «Принципы проектирования дорожной одежды», John Wiley & Sons, New York, 1975.

Контроль трещин в бетоне | ГРАЖДАНСКИЙ РАСЧЕТ

7.2 Ограничение напряжений

(1) P Напряжение сжатия в бетоне должно быть ограничено, чтобы избежать продольных трещин, микротрещин или высоких уровней ползучести, которые могут привести к недопустимому воздействию на функцию конструкции.

(2) Продольные трещины могут возникнуть, если уровень напряжения при характерном сочетании нагрузок превышает критическое значение.Такое растрескивание может привести к снижению срока службы. При отсутствии других мер, таких как увеличение покрытия для армирования в зоне сжатия или ограничение поперечной арматурой, может оказаться целесообразным ограничить сжимающее напряжение до значения k ₁ · f _ck на открытых участках. к средам классов воздействия XD, XF и XS (см. Таблицу 4.1).

Примечание. Значение k ₁ для использования в стране можно найти в ее национальном приложении. Рекомендуемое значение — 0,6.

(4) P Растягивающие напряжения в арматуре должны быть ограничены, чтобы избежать неупругой деформации, недопустимого растрескивания или деформации.

(5) Для внешнего вида можно предположить недопустимое растрескивание или деформацию, если при характерном сочетании нагрузок предел прочности на растяжение в арматуре не превышает k ₃ f _yk . Если напряжение вызвано наложенной деформацией, предел прочности на разрыв не должен превышать k ₄ f _yk .Среднее значение напряжения в предварительно напряженных арматурах не должно превышать k ₅ f _yk .

Примечание. Значения k ₃ , k ₄ и k ₅ для использования в стране можно найти в ее национальном приложении. Рекомендуемые значения — 0,8, 1 и 0,75 соответственно.

7.3 Контроль трещин

7.3.1 Общие положения

(1) P Растрескивание должно быть ограничено до такой степени, чтобы не нарушить надлежащее функционирование или долговечность конструкции или сделать ее внешний вид неприемлемым.

(2) Растрескивание — это нормальное явление в железобетонных конструкциях, подверженных изгибу, сдвигу, кручению или растяжению в результате прямой нагрузки, ограничения или наложенных деформаций.

(3) Трещины также могут возникать по другим причинам, таким как пластическая усадка или химические реакции расширения в затвердевшем бетоне. Такие трещины могут быть неприемлемо большими, но их предотвращение и контроль выходят за рамки данного раздела.

(4) Допускается образование трещин без каких-либо попыток контролировать их ширину, при условии, что они не нарушают функционирование конструкции.

(5) Необходимо установить предельное значение w _max для расчетной ширины трещины, w _k , принимая во внимание предлагаемую функцию и характер конструкции, а также затраты на ограничение растрескивания.

Примечание. Значение w _max для использования в стране можно найти в ее национальном приложении. Рекомендуемые значения для соответствующих классов воздействия приведены в Таблице 7.1 N.

Таблица 7.1 N Рекомендуемые значения w _max (мм)

При отсутствии особых требований (например, водонепроницаемости) можно предположить, что ограничение расчетной ширины трещины значениями w _max , приведенными в таблице 7.1 N, при квазипостоянной комбинации нагрузок приведет к в целом подходит для железобетонных элементов в зданиях с точки зрения внешнего вида и долговечности.

На износостойкость предварительно напряженных элементов может в большей степени повлиять растрескивание. При отсутствии более подробных требований можно предположить, что ограничение расчетной ширины трещины значениями w _max , приведенными в таблице 7.1 Н при частом сочетании нагрузок обычно является удовлетворительным для предварительно напряженных бетонных элементов. Предел декомпрессии требует, чтобы все части скрепленных арматурных стержней или воздуховода находились не менее чем на 25 мм внутри бетона при сжатии.

(6) Для элементов только с несвязанными арматурами применяются требования для железобетонных элементов. Для элементов с комбинацией связанных и несвязанных арматурных элементов применяются требования для предварительно напряженных железобетонных элементов со связанными арматурами.

(7) Для элементов, подвергающихся воздействию класса XD3, могут потребоваться особые меры.Выбор соответствующих мер будет зависеть от природы задействованного агрессивного агента.

(8) При использовании стоек-стяжных моделей с раскосами, ориентированными в соответствии с траекториями сжимающих напряжений в состоянии без трещин, можно использовать силы в стяжках для получения соответствующих напряжений в стали для определения ширины трещины (см. 5.6.4 (2)).

(9) Ширину трещин можно рассчитать в соответствии с 7.3.4. Упрощенная альтернатива — это указать размер стержня или расстояние в соответствии с 7.3.3.

7.3.4 Расчет ширины трещин

(1) Ширина трещины w _k может быть вычислена по выражению (7.8):

w _k = s _{r, msx} (ε _sm — ε _см )

(7,8)

где

• s _{r, max} — максимальное расстояние между трещинами
• ε _см — средняя деформация арматуры при соответствующем сочетании нагрузок, включая влияние приложенных деформаций и с учетом эффектов повышения жесткости при растяжении.Учитывается только дополнительная деформация растяжения за пределами состояния нулевой деформации бетона на том же уровне
• ε _см — средняя деформация бетона между трещинами

(2) ε _см — ε _см можно рассчитать по выражению:

(7,9)

где:

• σ _s — это напряжение в растянутой арматуре, предполагающей наличие трещин на участке. Для предварительно напряженных элементов σ _s можно заменить на Δσ _p — изменение напряжения в предварительно напряженных арматурах из состояния нулевой деформации бетона на том же уровне.
• α _e — это отношение E _s / E _em

• ρ _{p, eff} = (A _s + ξ ₁ A ‘ _p ) / A _{c, eff}

  (7.10)

  A ‘ _p и A _{c, eff} соответствуют определению в 7.3.2 (3)
  .
  A _{c, eff} — эффективная площадь растянутого бетона, окружающего арматуру или предварительно напряженные стержни глубиной, h _{c, ef} , где h _{c, ef} — меньшее из 2.5 (h-d), (h-x) / 3 или h / 2 (см. Рисунок 7.1).

  a) Балка

  A Внутренний уровень центроида стали B Эффективная площадь растяжения, A _{c, eff}

  b) плита

  B эффективная площадь растяжения, A _{c, eff}

  c) Элемент при растяжении

  B эффективная площадь растяжения для верхней поверхности, A _{ct, eff}
  C эффективная площадь растяжения для нижней поверхности, A _{cb, eff}

  Рисунок 7.1: Эффективная зона растяжения (типичные случаи)

• ξ ₁ согласно выражению (7.5)
• k _t — коэффициент, зависящий от продолжительности нагрузки
  k _t = 0,6 для кратковременной нагрузки
  k _t = 0,4 для длительной нагрузки

(3) В ситуациях, когда связанная арматура закреплена в достаточно близких центрах в пределах зоны растяжения (интервал ≤ 5 (c + Φ / 2)), максимальный окончательный интервал трещин может быть рассчитан из выражения (7.11)

с _{r, макс.} = k ₃ · c + k ₁ · k ₂ · k ₄ · Φ / ρ _{p, eff}

(7,11)

где:

Примечание. Значения k ₃ и k ₄ для использования в стране можно найти в ее национальном приложении. Рекомендуемые значения — 3,4 и 0,425 соответственно.

Если расстояние между соединенной арматурой превышает 5 (c + Φ / 2) или если в зоне растяжения отсутствует связанная арматура, верхняя граница ширины трещины может быть найдена путем обеспечения максимального расстояния между трещинами:

с _{r, макс.} = 1.3 · (h — x)

(7.14)

(5) Для стен, подверженных раннему термическому сжатию, где горизонтальная стальная поверхность, As не соответствует требованиям 7.3.2, и где нижняя часть стены ограничена предварительно отлитое основание s _{r, max} можно принять равным 1,3-кратной высоте стены.

Расчет сечений в эксплуатации с растрескиванием.

Основные допущения.

Предположения, сделанные для получения приведенных выражений, следующие:

• После деформации плоскость деформации остается плоской.
• Идеальная связь между бетоном и сталью.
• Линейное поведение сжатого бетона.
• Предел прочности бетона не учитывается.
• Линейное поведение сталей как при растяжении, так и при сжатии.

Прямоугольное сечение.

Уравнения, определяющие поведение сечения:
(сжатие: положительный знак; растяжение: отрицательный знак)

• N _k = 1/2 · b · x · σ _c + A _s2 · σ _s2 + A _s1 · σ _s1
• M _k = 1/2 · b · x · σ _c · (h / 2-x / 3) + A _s2 · σ _s2 · (h / 2-d ‘) + A _s1 · σ _s1 · (h / 2-d)
• σ _s1 = E _s · ε _s1 = Es · ε _c · (x-d) / x; | σ _s1 | ≤ k ₃ · f _yk
• σ _s2 = E _s · ε _s2 = Es · ε _c · (x-d ‘) / x
• σ _c = E _см · ε _c ≤ k ₁ · f _ck

Для элементов, подверженных простому изгибу (N _k = 0)

.