Лекция №6: Классификация дефектов и их влияние на прочность и долговечность балок пролетного строения. Классификация трещин и способы их ремонта.
Классификация дефектов и их влияние на прочность и долговечность балок пролетного строения
Дефект – несоответствие конструкции нормативным или проектным требованиям или параметрам возникающие при изысканиях, проектировании, строительстве моста, изготовлении, транспортировании и монтаже конструкций.
Повреждение — дефект, возникающий при эксплуатации конструкции в следствии воздействия эксплуатационных, природных или техногенных воздействий.
Износ — изменение размеров, формы, массы конструкции или состояния ее поверхности вследствие остаточной деформации от постоянно действующих нагрузок, разрушения поверхностного слоя при трении, а также под действием агрессивных природных, в т.ч. атмосферных и техногенных воздействий.
Дефекты могут быть скрытыми или явными и встречаться в основаниях, фундаментах, опорах, опорных частях, пролетных строениях, т.е. во всех конструкциях мостов.
Дефекты могут быть опасными и привести к разрушению отдельного элемента или всего моста.
Дефекты могут быть устранимыми и неустранимыми.
-Устранимые дефекты возможно устранить в ходе ремонта.
-Неустранимые дефекты невозможно устранить с помощью ремонта. Устранение таких дефектов требует замены конструкций или отдельных элементов.
Наличие опасных дефектов снижает грузоподъемность моста, что может привести к введению ограничений при эксплуатации – ограничению скорости движения поездов, снижению временной нагрузки.
В процессе эксплуатации долговечность конструкций снижается в
следствии их износа.
Правильное текущее содержание состоит в предупреждении преждевременного износа. Основной принцип текущего содержания –предупреждение дефектов сооружений.
Наиболее распространенными дефектами, возникающими при изготовлении железобетонных пролетных строений и других конструкций, являются трещины, раковины, каверны, места с вытекшим цементным раствором, недостаточная толщина защитного слоя, обнажение арматуры.
По степени влияния на конструкцию могут быть разбиты на три группы:
1. дефекты, не снижающие долговечности и несущей способности конструкции (поверхностные раковины, трещины раскрытием до 0,2 мм, сколы бетона без оголения арматуры и т. д.);
2. дефекты, снижающие долговечность конструкции (трещины раскрытием более 0,2 мм, раковины и сколы с обнажением арматуры);
3. дефекты, снижающие несущую способность конструкции (наклонные трещины в стенках балок, горизонтальные трещины в сопряжении плиты и стенки и т. д.).
Трещины, образующиеся при изготовлении:
а) технологические трещины - усадочные, образующиеся в незатвердевшем бетоне вследствие усадочных деформаций бетона при плохом уходе за его поверхностью, и осадочные, образующиеся вследствие неравномерной осадки бетонной смеси при ее уплотнении или при деформации опалубки имеют рваные края, резко изменяющиеся по длине раскрытия;
б) температурно-усадочные трещины, образующиеся в затвердевшем бетоне вследствие нарушения параметров температурно-влажностной обработки, обычно имеют раскрытие до 0,2 мм;
в) силовые трещины, образующиеся в местах с недостаточным армированием из-за ошибок при проектировании или изготовлении конструкций.
Дефекты клееных стыков составных по длине конструкций:
а) щели в клееных стыках, как правило из-за отсутствия клея па части площади стыка;
б) недостаточное сопротивление стыка сдвигу, обусловленное пластичной консистенцией клея или его неоднородностью вследствие некачественного перемешивания составляющих.
Классификация трещин и способы их ремонта
Классифицироваться дефекты бетонного покрытия могут по различным признакам, основным из которых является причина возникновения. Вот несколько примеров таких трещин: температурные, осадочные, в результате износа, деформационные, усадочные, конструктивные и т.д.
По своему направлению бывают трещины вертикального, горизонтального и наклонного характера. Еще один признак – глубина, к ним относятся поверхностные и сквозные повреждения. А величина раскрытия подразделяет их на волосяные (волосные) размером до 0,1 мм, мелкие (не более 0,3 мм), развитые (не более 0,5 мм) и большие (от 1 мм и больше).
Например, сквозные располагаются по всей поперечной плоскости бетонной конструкции. Такие трещины обязаны своим возникновением имеющемуся центральному растяжению. А вот сквозные волосяные носят характер мелких поверхностных разрушений и чаще всего расцениваются как допустимые.
На сегодняшний день заслуженной популярностью пользуется способ, предусматривающий устранение трещин в бетоне инъектированием. В его основу положены восстановительные работы, не требующие даже частичной замены конструкции из бетона.
Благодаря проводимым инъекциям полимерными материалами в пространство бетонных трещин и пустот становится возможной качественная заделка имеющихся дефектов (в полу, потолке, стенах). Использование данного метода целесообразно в случаях, имеющих большие объемы повреждения.
Еще один способ, при помощи которого проводится ремонт в бетонных вертикальных поверхностях, подразумевает процесс нанесения на бетон специального состава. В него входят непосредственно цементно-песчаный раствор, а также полимерная добавка. В качестве нее используется спирт (фуриловый) и сульфанол. По прошествии периода высыхания поверхность необходимо покрыть таким средством, как полиуретановый герметик.
Какие же еще способы чаще всего используют на практике? Например, создание на бетонной поверхности еще одного дополнительного слоя. Используется для него тот же материал, из которого изготовлена подлежащая ремонту конструкция. Этот метод подразумевает выполнение торкретирования с использованием бетонной смеси, куда входят следующие материалы: цемент, вода, песок (фракционный), органическая добавка (смола, латекс и др.).
При эксплуатации сборных конструкций обращается внимание на состояние стыков сборных элементов, наличие в них трещин, сколов бетона и иных дефектов.
Способ ремонта, технология работ и применяемые материалы зависят от характера дефектов, которые по степени влияния на конструкцию могут быть разбиты на три группы: дефекты, не снижающие долговечности и несущей способности конструкции; дефекты, снижающие долговечность конструкции; дефекты, снижающие несущую способность конструкции (наклонные трещины в стенках балок, горизонтальные трещины в сопряжении плиты и стенки и т. д.).
Наличие дефектов первой группы не требует срочного проведения ремонтных работ. Эти дефекты могут быть устранены в процессе текущего содержания. Ремонтные работы, связанные с устранением дефектов второй группы, направлены на обеспечение долговечности сооружения, и применяемые материалы должны иметь хорошие защитные свойства. Цель ремонта при дефектах третьей группы – восстановление несущей способности конструкции.
Технология ремонтных работ и применяемые материалы должны удовлетворять требованиям прочностной заделки.Используемые при ремонте железобетонных мостов материалы в зависимости от вида ремонта должны приобретать после схватывания с бетоном свойства, близкие к цементному камню, либо обладать значительной деформативностью (эластичные герметики).
Для обеспечения качественного ремонта необходимо строгое соблюдение технологии ремонтных работ. Поверхность бетона перед нанесением покрытия должна быть очищена до плотного бетона с обязательным удалением всех следов асфальта, масла, цементного молока. Обнаженная арматура очищается от коррозии до чистого металла. Трещины в бетоне разделываются на клин (рис. 10.1, а) или в виде прямоугольника (рис. 10.1, б). При значительной площади разрушенного бетона с обнажением арматурных стержней на этих участках устанавливают арматурные сетки, прикрепляя их к основной арматуре.
Рис. 10.1 – Схемы разделки трещин: 1 – арматурный стержень; 2 – защитный слой бетона; 3 – трещина
Наиболее эффективным способом заделки трещин является инъектирование в трещины растворов (цементных, цементно-полимерных) или герметиков. С этой целью используют ручные или пневматические шприцы и инъекторы – трубчатые или прижимные.
Рис. 1 – Схемы заделки трещин инъектированием: а – принципиальная схема; б – трубчатый инъектор; в – прижимной инъектор; 1 – трещина; 2 – бетон конструкции; 3 – инъектор; 4 – манометр; 5 – сжатый воздух; 6 – емкость с раствором или герметикой; 7 – трубка инъектора; 8 – нагнетаемый в трещину раствор или герметик; 9 – обмазка эпоксидным клеем; 10 – пористая резина; 11 – металлическая планка