Реферат: Рекомендации. Рекомендации по натурным обследованиям железобетонных конструкций госстрой СССР

^ Рекомендации . Рекомендации по натурным обследованиям железобетонных конструкций
ГОССТРОЙ СССР

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

^ БЮРО ВНЕДРЕНИЯ НОВЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И БЕТОНОВ

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО НАТУРНЫМ ОБСЛЕДОВАНИЯМ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Утверждены директором НИИЖБ

17 января 1972 г.

МОСКВА 1972

Настоящие «Рекомендации» содержат материалы по проведению натурных обследований несущих железобетонных конструкций и инженерных сооружений.

Рекомендации предназначены для использования их проектными, научно-исследовательскими и строительно-монтажными организациями, а также заводами-изготовителями железобетонных конструкций.

Рекомендации разработаны в Бюро внедрения при Научно-исследовательском институте бетона и железобетона (БВ при НИИЖБ).

Разделы I - IХ и Приложения составлены инж. Ю.Д. Рыбаковым.

Раздел X составлен инженерами Е.И. Кулешовым и Л.Е. Кошелевой.

Общая редакция осуществлена д-ром техн. наук, профессором К.В. Михайловым и кандидатами техн. наук Б.Н. Мизернюком и В.М. Клевцовым.
ВВЕДЕНИЕ
В процессе возведения и эксплуатации зданий и сооружений наблюдаются случаи, когда в несущих железобетонных конструкциях возникают недопустимые прогибы, трещины, повреждения. Эти явления вызваны либо отклонениями от требований проекта при изготовлении и монтаже этих конструкций, либо ошибками при их проектировании. При этом необходимо выявить и оценить фактическое состояние конструкции, установить причины повреждений, определить реальную прочность, трещиностойкость и жесткость конструкции с целью принятия решения о необходимости и рациональности способов усиления конструкций.

Реконструкция производства и модернизация технологических процессов связаны с изменением нагрузок на конструкцию. Правильная оценка несущей способности конструкций и разработка рекомендаций по их дальнейшей эксплуатации возможны только в результате детального натурного обследования, в процессе которого рассматриваются конструктивные особенности, состояние и специфика работы конструкции в условиях эксплуатации.

Из-за отсутствия общепринятых методических указаний обследования часто проводятся без специальных программ и основываются, главным образом, на личном опыте обследователей, использующих в работе лишь рекомендации разрозненных публикаций. При этом могут быть упущены некоторые вопросы, характеризующие рабочее состояние исследуемой конструкции.

Решения, принятые на основании недостаточных обследований, могут быть ошибочны и могут не дать ожидаемого положительного результата или даже привести к ухудшению состояния конструкции. Неопытные обследователи в своих решениях идут по пути заведомой перестраховки, что приводит к необоснованным затратам значительных средств на выполнение нерациональных или ненужных усилений.

Сложно составить единую методику обследования, которая подходила бы для всех видов железобетонных конструкций и охватывала бы все возможные в практике случаи. Однако существует ряд вопросов, подлежащих обязательному выяснению при проведении обследования любых железобетонных конструкций. Поэтому следует придерживаться такой программы, соблюдение которой будет способствовать достаточно полному отражению существа вопроса и поможет избежать грубых упущений.

Предлагаемая обобщенная программа натурного обследования предусматривает узловые моменты обследования любой железобетонной конструкции с пояснением методики проведения работ в обычной практике. На основании этой программы могут быть разработаны частные методические указания, учитывающие специфику обследования конкретных видов конструкций. Так, например, в 1964 г. в НИИЖБ были составлены указания по проведению обследований сборных железобетонных балок серии ПК-01-05 [1].

Практика обследования показывает, что отдельные этапы программы в ходе работы могут выполняться не в указанном порядке, а одновременно. Например, прочность бетона, фактическое армирование и величины нагрузок часто определяются одновременно с составлением ведомостей дефектов. Кроме того, по ходу обследования рекомендуется проводить предварительные расчеты на основании расчетных и действительных характеристик материалов и нагрузок. Для окончательных выводов по обследованию необходимо выполнить поверочные расчеты по уточненным действительным нагрузкам, характеристикам материалов и сечениям элементов. При отсутствии какой-либо проектно-технической документации следует попытаться решить необходимые вопросы на основании имеющихся материалов и по состоянию конструкций в натуре. Случается, что даже неполных данных может быть достаточно для решения частных вопросов, что должно подтвердиться дальнейшими исследованиями.

Выполняя натурное обследование, исполнитель несет ответственность за достоверность его результатов, за инженерный смысл и обоснованность выводов. Поэтому к такой работе должны привлекаться квалифицированные специалисты, имеющие опыт проектной и производственной работы, знающие признаки разрушения или характер предельного состояния конструкций и методы их испытания.

Неквалифицированный обследователь-исполнитель обязан точно зафиксировать результаты своих наблюдений с тем, чтобы они могли послужить достоверным основанием для дальнейшего изучения их другими специалистами.
^ I. Цели натурных обследований железобетонных конструкций
Детальное обследование железобетонных конструкций проводят в случаях:

1. Изучения особенностей работы конструкций и сооружений при длительной эксплуатации в специфических условиях воздействия различных технологических производств, исследования соответствия деформаций (прогибов, трещиностойкости и т.д.) расчетным величинам и особенностям изменения их во времени. В результате выясняются преимущества и недостатки различных типов конструкций, их отдельных узлов и элементов, определяется влияние узлов и сопряжений на работу конструкции. Выявляются и уточняются характер и величины воздействий и нагрузок, которые при разработке проекта либо не учитывались, либо учитывались неправильно. На основании исследований исправляются или дорабатываются рабочие чертежи этих конструкций, проектируются новые, более совершенные конструкции, вносятся изменения и дополнения в нормы проектирования.

2. Реконструкции здания или сооружения, установки нового технологического оборудования, нагрузка и воздействие от которого будут отличаться от прежних. Целью обследования является выяснение состояния и реальной несущей способности существующих конструкций, рассмотрение вопроса о достаточности их прочности в новых условиях эксплуатации и, в случае необходимости, принятие решения об их усилении.

3. Экспертизы, при наличии в конструкциях отступлений от проекта, различных повреждений элементов и узлов, при обрушениях. Целью обследования является выяснение причин, угрожающих вызвать или вызвавших осложнения в работе конструкций, выявление влияния дефекта на дальнейшую работу конструкций или всего сооружения в целом и разработка, в случае необходимости, мероприятий по ремонту или рациональному способу усиления конструкций [2, 3].
^ II. Предварительный осмотр
Предварительный визуальный осмотр проводится с целью ознакомления со зданием или сооружением в целом. В результате осмотра определяется объем, специфика и направленность обследования. Намечаются необходимые подготовительные работы: изготовление подмостей или лестниц для обеспечения непосредственного доступа к конструкциям; очистка поверхностей элементов от копоти, побелки или штукатурки; определение видов и мест контрольных вскрытий и прочее. Выявляется необходимость в проведении специальных исследований для решения частных вопросов, например, химический и металлографический анализы, замеры динамических характеристик, геодезическая съемка. Рассматривается имеющаяся в наличии проектно-техническая документация, а при отсутствии каких-либо необходимых материалов делаются запросы в соответствующие архивы, составляется подробная программа и календарный план проведения работы.

При проведении натурных обследований чаще всего большинство конструкций находится в хорошем состоянии и только некоторые из них имеют существенные дефекты, повреждения и вызывают сомнения в надежности. Если непосредственный доступ к конструкциям баз лесов затруднителен, то поврежденные конструкции весьма удобно выявить и предварительно осмотреть через полевой бинокль с 8-12-кратным увеличением. При хорошем освещении с расстояния 6 - 8 м можно увидеть трещины шириной 0,3 мм и даже меньше, то есть трещины с предельно допустимым по нормам раскрытием.

Если обследование вызвано деформациями или повреждениями, то прежде всего осматриваются конструкции, внушающие опасения. Об аварийном состоянии могут свидетельствовать различные внешние признаки:

а) наличие полностью или частично разрушенных участков, разрывы арматуры в растянутых элементах, повреждения бетона в сжатых элементах с выпучиванием арматуры, смещение опор и элементов в сборных конструкциях, разрушение узлов сопряжений смежных конструкций или узлов сопряжений элементов в цельной конструкции и т.д.;

б) наличие трещин в бетоне - трещины сдвига, лещадки и трещины раздробления бетона в сжатых элементах, недопустимая по нормам величина раскрытия трещин от главных растягивающих напряжений; трещины, пересекающие зону анкеровки растянутой арматуры и трещины от сдвига арматуры в опорных узлах и проч.;

в) прогибы конструкций, превышающие 1/30 пролета, с образованием в растянутой зоне трещин свыше 0,5 - 1,0 мм или с признаками разрушения сжатых элементов;

г) повреждения от воздействия высоких температур - изменение цвета бетона, нарушение сцепления арматуры с бетоном (образование трещин и отслоений по контактным поверхностям, отслоение бетона при простукивании), образование на поверхности бетона мелкой сетки трещин, отслаивание бетона и провисание арматуры и проч.;

д) повреждения от воздействия агрессивных сред - коррозионное разрушение бетона, его расслоение, выщелачивание, разрыхление; образование слоя ржавчины и уменьшение сечения рабочей арматуры; нарушения сцепления арматуры с бетоном.

На основании оценки внешних признаков разрушения и результатов предварительной расчетной проверки по способу «разрушающих нагрузок» обследователь должен оценить степень опасности состояния конструкций и в случае необходимости дать указание об ограничении нагрузки или о полной разгрузке конструкции. При аварийном состоянии конструкции следует немедленно назначить надежные страховочные временные крепления.

Основным средством временного крепления поврежденных балок и ферм являются подпорки, предупреждающие дальнейшее нарастание деформаций и обрушение. Временные стойки могут быть простые, состоящие из одного или нескольких деревянных бревен или брусьев (сечением 20 - 30 см), а также из прокатного металла (труб, двутавров, швеллеров); башенные - составного сечения из бревен или брусьев с решеткой, металлические - сварные из прокатного металла.

Выбор типа стоек определяется расчетом и зависит от высоты расположения конструкции над уровнем пола и от имеющихся строительных материалов. При высоте над уровнем пола менее 6 - 7 м применяются простые подпорки, при большей высоте - башенные. Передача нагрузки на стойки производится при помощи накладок с обязательной подклинкой. В простых стойках клинья помещаются под низ стоек, в башенных - между стойкой и подпираемой конструкцией.

Для предупреждения выворачивания подпираемых ферм из вертикальной плоскости желательно подводить временные стойки под узлы верхнего пояса. Если установить такие подпорки затруднительно, можно подвести стойки под узлы нижнего пояса. В этом случае необходимо проверить элементы решетки на возможные изменения в них знаков усилий. Так, например, подпирая узлы нижнего пояса с растянутыми раскосами или стойками, может потребоваться усиление этих элементов для обеспечения их работы на сжатие. Кроме того, следует раскрепить ферму временными связями.

Временные подпорки, поддерживающие аварийную конструкцию, могут быть использованы в дальнейшем при устройстве подмостей для проведения детального обследования и ремонта конструкций. Очень часто при первом осмотре элементов конструкций и при проведении прикидочных расчетов оказывается, что нет необходимости поддерживать временными креплениями поврежденные конструкции. Если нагрузка на эти конструкции невелика, и они обладают еще достаточным запасом прочности, аварийные подпорки не нужны, и можно приступать к последовательному проведению обследования.

При обследовании подкрановых балок до полного выяснения особенностей их работы, может быть временно лимитирована грузоподъемность кранов или ограничено сближение соседних кранов.

При предварительном осмотре конструкции в местах обнаружения трещин целесообразно ставить маяки с тем, чтобы следить за их развитием.
^ III. Ознакомление с проектно-технической документацией
Приступая к работе, обследователь должен располагать достаточной для решения вопроса проектно-технической документацией, которая включает следующие материалы:

1. Проектная документация - рабочие чертежи и пояснительная записка к ним, которая включает данные по проектным нагрузкам и воздействиям, расчетные схемы и статические расчеты, рекомендации по технологии изготовления конструкций, по выполнению строительно-монтажных работ и эксплуатации.

2. Материалы завода-изготовителя - исполнительные рабочие чертежи, документы о произведенных заменах арматуры, сертификаты материалов, данные о стыках арматуры, о сварных соединениях и о контроле за их качеством, технологические журналы с указанием всех сведений об особенностях технологии: формах, подборе состава бетона, режимах пропарки; карта пооперационного контроля. Для преднапряженных конструкций - сведения о способах, величине и контроле предварительного упрочнения арматурных стержней и о натяжении арматуры, акты скрытых работ, паспорта готовых изделий с указанием прочности бетона.

3. Документы строительства - журналы и исполнительная схема монтажа с указанием места установки конструкций, их паспортные номера; сведения о трещинах и о повреждениях, замеченных в монтируемых конструкциях; данные об условиях транспортирования и складирования конструкции на приобъектном складе; акты скрытых работ с указанием всех внесенных изменений; акты и протоколы сдачи-приемки объекта. Для сооружений, у которых могут происходить осадки конструкции - геодезические съемки и данные нивелировки; для монолитных конструкций - исполнительные чертежи, акты на приемку опалубочных и арматурных работ, сведения о режиме твердения бетона, материалы по контролю за качеством бетона и протоколы испытания контрольных кубов.

4. Материалы по эксплуатации конструкций - сведения о воздействиях и нагрузках при эксплуатации конструкций, журнал смотрителя зданий по наблюдению за состоянием конструкций, данные о причинах повреждения конструкций, сведения о выполнявшихся ремонтах или усилениях, переписка и протоколы различных комиссий по вопросу состояния конструкций.

Сопоставление и изучение всех этих материалов позволяет выявить элементы, участки конструкций или узлы сопряжений, которые требуют внимательного обследования, дает возможность предугадать причины и характер возможных деформаций и повреждений.

Отсутствие каких-либо из перечисленных данных существенно затрудняет обследование и вызывает необходимость проведения большого объема дополнительных работ. Обследование таких конструкций и оценка их несущей способности приобретает особую специфику и требует выполнения сложных робот по полному или частичному восстановлению чертежей, что связано с дополнительными обмерами, вскрытиями и различными испытаниями арматуры, анализами и расчетами, вплоть до проведения специальных натурных испытаний.

Иногда заводы-изготовители поставляют на стройки, а строительно-монтажные организации принимают и монтируют конструкции, не имеющие паспортов, нарушая тем самым строительные нормы. Поэтому на стройку может попасть конструкция либо бракованная, либо меньшей, чем предусмотрено проектом, несущей способности. Иногда паспорта составляются заводами-изготовителями после отправки изделий на стройку и носят формальный характер, не отражая особенностей изготовления конструкций.

Нарушение правил ведения документации при производстве строительно-монтажных работ создает большие трудности при обследовании. Известны случаи, когда по заводским паспортам удавалось выявить, что среди конструкций заданной несущей способности на стройку поставлено и смонтировано несколько конструкций под меньшую категорию нагрузки. Однако из-за отсутствия исполнительной схемы монтажа, в которой указывалось бы место установки, марка и номер по паспорту каждой конструкции, нельзя было определить место нахождения в покрытии аварийных конструкций. Поэтому для их выявления пришлось обследовать все конструкции здания, произведя большое количество контрольных вскрытий арматуры.

При составлении рабочей программы и календарного плана натурного обследования конструкций следует учитывать достаточность представленной проектно-технической документации.
^ IV. Непосредственное обследование
Непосредственное обследование конструкций дает возможность получить действительную картину их состояния и оценить особенность работы конструкции в условиях эксплуатации.

Для непосредственного доступа к конструкциям могут использоваться лестницы, стремянки, подмости, леса, передвижные вышки, телескопические автовышки, мостовые краны; подмости, специально установленные на мостовом кране или на его тележке. Подкрановые балки удобно обследовать с люлек, подвешиваемых к крану или к самой балке. Фермы иногда приходится обследовать, передвигаясь по нижнему поясу, держась за раскосы, обязательно применяя при этом монтажные пояса. Все приспособления, используемые для обследования, должны отвечать требованиям техники безопасности, а люди, проводящие работу, должны иметь допуск к работам на высоте. Способ доступа к конструкциям выбирается в процессе предварительного осмотра и учитывается при составлении рабочей программы и календарного плана. Удобство доступа к конструкциям значительно влияет на сроки выполнения и на качество обследования их. Поэтому целесообразно затратить больше времени на подготовительные работы с тем, чтобы затем быстро и тщательно провести обследование.

Обследование конструкций в действующих цехах часто связано с остановкой производства на отдельных его участках с использованием мостовых кранов, с загромождением производственных площадей лесами и подмостями, с отключением электрического тока. Для уменьшения нарушений производственного цикла предприятий, работы по обследованию часто проводятся во вторую и третью смены и в выходные дни. При выполнении работ в темных помещениях или вечером необходимо обеспечить специальное искусственное освещение.

Наличие на поверхности конструкций штукатурки, побелки, масляной покраски, копоти и пыли значительно усложняет обследование, скрывая или искажая истинную картину состояния элементов. Известны случаи, когда усадочные трещины в штукатурном слое при осмотре покрытия издали ошибочно принимались за трещины аварийного характера в самих элементах, поэтому ставился вопрос о срочном усилении конструкций. И наоборот, были случаи, когда на запыленной и закопченной поверхности не просматривались трещины, свидетельствующие об аварийном состоянии конструкций и долгое время не принималось мер по предотвращению опасности обрушения. При частых побелках и покрасках конструкций прогрессирующие трещины замазываются, что затрудняет оценку их характера. Поэтому перед проведением обследования предусматриваются способы полной или частичной очистки поверхностей. Так, например, при обследовании сильно закопченных конструкций можно обдувать их сжатым воздухом (но не промывать водой, которая может замыть трещины). В результате удаляется сухая копоть и пыль, а картина трещинообразования не искажается. При обследовании оштукатуренных поверхностей конструкции, в случае необходимости, очищают те места, где ожидаются наиболее характерные трещины. Если конструкция была побелена давно, новые трещины видны и на побелке, а старые трещины прослеживаются обычно под тонким слоем побелки, которую кое-где в процессе обследования можно соскоблить.

Основным документом непосредственного обследования является составленная на каждую конструкцию подробная ведомость дефектов, на которой, согласно принятому масштабу зарисовывается:

а) место расположения, характер и величина раскрытия трещин, замеряемая при помощи градуированных оптических приборов - лупы «Польди» (´16), отсчетного микроскопа МПБ-2 (´24), а также трафарета, нанесенного на прозрачную фотопленку;

б) место расположения и величина повреждений и дефектов - сколы, оголения арматуры, раковины, участки пористого и рыхлого бетона, неровности;

в) фактические геометрические размеры основных характерных сечений;

г) места оголений арматуры, замеряются диаметры обнаженных стержней или проволоки, по возможности (по профилю выступов) оценивается класс стали, отмечается состояние арматуры с точки зрения коррозии (характер, вид, величина коррозии), фиксируется расположение арматуры в сечении, замеряются защитные слои, оценивается состояние сцепления арматуры с бетоном.

Кроме перечисленного, выясняется фактическое выполнение узлов сопряжения обследуемого элемента со смежными конструкциями и проверяется соответствие этих узлов проекту (рис. 1).



Рис. 1. Инструменты для определения величины раскрытия трещин

1 - трубка Бринеля, 2 - отсчетный микроскоп МПБ-2 - ´24, 3 - градуированные лупы Польди - ´12, 4 - градуированная лупа Польди - ´16, 5 - визирная лупа - ´10, 6 - трафарет на прозрачной пленке, 7 - щуп.

Ведомость дефектов должна быть представлена необходимыми развертками поверхностей, видами, зарисовками отдельных узлов и участков (рис. 2, 3). Для большей наглядности отдельные трещины, дефекты или повреждения, кроме зарисовки, могут быть коротко описаны. Самые характерные дефекты желательно фотографировать.

При большом количестве одинаковых обследованных конструкций можно составлять ведомость дефектов в табличной форме, а для иллюстрации делать к ней общую сводную ведомость всех обнаруженных дефектов. В такой таблице указываются: уточненная обследованием прочность бетона, результаты контрольных вскрытий арматуры и фактические размеры сечений.

Изучив характер и величину разрушения конструкций, обследователь уже по внешнему виду деформаций или трещин, может предположить наиболее вероятные причины разрушения исследуемой конструкции и в ходе дальнейшей работы проверить и обосновать свои предположения.



Рис. 2. Дефекты ферм

1 - зона отслаивающегося бетона; 2 - участок контрольного вскрытия арматуры; 3 - корродирующие хомуты. Цифры у трещин обозначают величину их раскрытия в мм.



Рис. 3. Схема зарисовки трещин на опорном участке балки 168-18-3 серии ПК-01-06

1 - сколы бетона; 2 - стержни Æ 6 мм; 3 - оголенные пряди; гипсовый маяк; 5 - разрыв маяка по трещине; 6 - участок балки, недоступный для осмотра. Цифры у трещин обозначают величину их раскрытия в мм.

Если степень стабилизации трещин не выяснена и есть подозрение, что трещины прогрессируют, следует отметить границы наиболее характерных трещин и поставить контрольные маяки, которые периодически осматриваются, а все изменения фиксируются в специальном журнале. На конструкциях, которые подвергаются действию подвижных нагрузок, алебастровые маяки могут лопнуть, поэтому здесь трещины лучше замерять посредством закрепления по обеим сторонам их специальных штырей и контролировать расстояние между ними индикатором.

Весьма полезно для сравнения осматривать конструкции, подобные обследуемой, но работающие в иных условиях или еще не смонтированные. Например, в ригелях одной градирни появились трещины. Причину их образования объясняли эксплуатационными воздействиями (работой вентиляторов). Однако, осмотр подобных ригелей, привезенных для монтажа другой градирни показал, что в них имеются такие же трещины. Это позволило объяснить, что те и другие трещины одинакового технологического происхождения.

Особенности обследования разных типов строительных конструкций зависят от статической схемы работы и конструкторского решения элементов и узлов. Каждый вид железобетонных конструкций отличается своими особенностями работы при загружении, своей картиной образования, развития и раскрытия трещин, характером разрушения. По обнаруженным характерным трещинам обследователь может определить причины их образования, оценить степень напряженного состояния конструкции. Например, у обычной балки значительное раскрытие косых трещин на опорных участках может явиться показателем недостаточной несущей способности конструкции по поперечной силе. При обнаружении наклонных опорных трещин необходимо проверить: геометрические размеры сечения, реальную прочность бетона и фактическое поперечное армирование (диаметр, марку стали, число ветвей и шаг хомутов, а также количество, диаметр, марку стали отгибов и их расположение в конструкции).

Прочность балки по поперечной силе, определенная расчетом на основании фактических данных, сопоставляется с реальной поперечной силой от действительных нагрузок. Величина раскрытия косых трещин в натуре сравнивается с величиной раскрытия трещин, вычисленной по фактическим характеристикам сечений и материалов. Значительные расхождения этих величин могут свидетельствовать либо о нарушении анкеровки хомутов, либо об их отсутствии, либо о разрывах арматуры и пр.

Поперечные трещины в растянутой зоне свободно опертых балок могут свидетельствовать об ослаблении несущей способности балки по изгибающему моменту, о малой ее жесткости и недостаточном натяжении напрягаемой арматуры. В этом случае необходимо определить: нижнюю продольную рабочую арматуру в сечении с наибольшей трещиной, а именно: количество стержней, их диаметр, марку стали, расположение центра тяжести арматуры в сечении. Кроме того следует учитывать наличие стыков рабочих стержней, способ и качество стыкования.

Поверочный расчет сечений балки по изгибающему моменту, произведенный с учетом фактического армирования, прочности бетона, геометрии сечения и сравнение полученного результата с усилием от действительных нагрузок дает возможность оценить напряженное состояние балки.

Наличие в сжатой зоне балки продольных горизонтальных трещин может свидетельствовать о недостаточной прочности сжатой зоны, либо о технологических дефектах.

Во всех случаях необходимо различать трещины технологического происхождения; трещины, возникшие при транспортировании, складировании, монтаже; трещины, появившиеся в процессе эксплуатации. Кроме того следует различать трещины, практически не влияющие на работу конструкции в сооружении, и опасные трещины, снижающие прочностные и деформативные качества конструкции.

Технологические трещины возникают либо вследствие неравномерной осадки укладываемого в форму бетона, либо в местах перехода тонкой стенки балки в уширенную часть, либо в узлах ферм при резком режиме прогрева, а также в результате неодинаковой температурной деформации металлических форм и свежего бетона, либо в свежем бетоне при раннем распалубливании конструкции. Особенно опасны технологические трещины в зоне анкеровки растянутой арматуры, возникающие, например, при отпуске натяжения, что может способствовать в дальнейшем потере анкеровки арматуры.

Повреждения конструкции, вызванные транспортированием, неправильным хранением и монтажом, легко распознать, если трещины и выколы имеются в тех элементах или участках конструкций, где по характеру работы под нагрузкой они не могут появиться, например, поперечные трещины в сжатых элементах ферм и сжатом поясе балки. Известны случаи, когда транспортные повреждения бетона в элементах, работающих на сжатие, настолько велики, что появляется необходимость их усиления. Коррозия арматуры увеличивает объем металла и вызывает распирание и растрескивание бетона. На участках конструкции, подверженных воздействию повышенных температур, могут образоваться трещины от неравномерной усадки бетона.

В конструкциях, находящихся под нагрузкой, могут возникнуть трещины от растяжения бетона - они направлены перпендикулярно главным растягивающим напряжениям. При хорошем сцепления арматуры с бетоном в растянутой зоне наблюдаются трещины частые и небольшого раскрытия, при плохом сцеплении - шаг трещин увеличивается.
^ V. Оценка прочности бетона
Наряду с определением площади и глубины распространения дефекта, в процессе непосредственного обследования проводится проверка прочности бетона неразрушающими методами [4, 5, 6, 7, 8, 9].

В настоящих рекомендациях излагаются лишь общие сведения о методах оценки прочности бетона различными механическими приборами без разрушения (рис. 4). Существующие способы связаны с измерением следующих показателей:

1) Местных необратимых (пластических или упругопластических) деформаций, в виде вмятин и отпечатков на гладкой бетонной поверхности, специально создаваемых действием динамической нагрузки (эталонный молоток НИИМосстроя, прибор типа ХПС, диск-маятник ДПГ-4, склерометр КМ с ударником, снабженным шариком Æ 10 мм).

2) Упругого отскока от бетонной поверхности, т.е. упругой реакции материала на калиброванный удар (склерометр КМ и Шмидта типа N с ударниками, имеющими радиус сферы 18 мм).

3) Упругого - пластических деформаций в вида отпечатков на бетонной поверхности под действием статической нагрузки (приборы НИИЖБ и ГПНВ-5).



Рис. 4. Приборы механического действия:

а - типа КМ со стержневым ударником; б - ударник с шариковым наконечником для прибора КМ; в - эталонный молоток; г - типа ХСП; д - типа ГПНВ-5.

4) Усилия, необходимого для вырывания из бетона специально заделываемого в него стержня или конуса (прибор ГПНВ-5).

Перечисленные методы основаны на корреляционной зависимости между определяемой прочностью бетона на сжатие и числовой характеристикой данного метода. Поэтому связь между показаниями прибора и прочностью бетона на сжатие устанавливается в результате тщательной статической тарировки прибора, которая заключается в параллельном испытании бетонных кубов-образцов как неразрушающим методом, так и с разрушением под прессом. По их результатам строится тарировочный график, на котором отражаются граничные и средние значения показаний приборов. Тарировка приборов тем надежнее, чем больше получено точек для построения графика и чем меньше различались условия испытаний.

Согласно ГОСТ 8829-66 [4] и ГОСТ 10180-67 [8] максимальное отклонение показаний прибора (при тарировке на контрольных кубах) от наиболее вероятной прочности должно составлять в 95 % случаях не более 15 %. Допускается использование осредненных тарировочных зависимостей, указанных в инструкциях к приборам. При этом рекомендуется производить корректировку этих зависимостей по результатам испытаний кубов из того же состава, что и испытываемая конструкция, а при их отсутствии - по результатам испытания кернов, взятых из обследуемой конструкции. Если контрольных кубов нет, а керны взять невозможно, ориентировочная оценка прочности бетона проводится по осредненным тарировочным зависимостям с поправками на влажность и возраст бетона. Наиболее портативными приборами являются эталонный молоток НИИМосстроя, прибор ХПС, склерометры КМ и Шмидта. Они обеспечивают примерно одинаковую точность определения прочности бетона и используются при необходимости обследования большого количества участков конструкций в относительно короткое время.

Эталонный молоток НИИМосстроя (конструкция К.П. Кашкарова) прост и надежен в эксплуатации. Он дает значение прочности бетона по отношению диаметров одновременных отпечатков на поверхности бетона и на поверхности металлического эталона, причем предполагается, что отношение отпечатков не зависит от силы удара. На результат испытания не оказывает влияния положение испытуемой поверхности (вертикальное, горизонтальное, наклонное). Однако работа с прибором трудоемка из-за необходимости измерения отпечатков и на бетоне, и на эталоне, а затем - вычисления их отношения.

В труднодоступных местах проще использовать приборы, фиксирующие величину упругого отскока массы, специально встроенной в прибор. Этот метод не рекомендуется применять для определения прочности бетона на участках конструкции толщиной менее 50 мм.

Прибор ДПГ-4 дает возможность испытывать большой участок бетона (диаметр диска 160 мм, толщина 10 мм), он прост в измерении отпечатков (по длине следа), стабилен в работе, но массивен и не применим при определении прочности бетона нижней горизонтальной поверхности конструкции. При пользовании этими приборами следует помнить, что нанесение удара не по растворной составляющей бетона, а по высокопрочному крупному заполнителю, может существенно исказить показания.

Прибор НИИЖБ (гидравлический штамп конструкции Г.К. Хайдукова) определяет прочность по величине отпечатка при вдавливании сферического штампа большого диаметра. Прибор типа ГПНВ-5 (Гидравлический пресс-насос конструкции И.В. Фольфа) дает характеристику прочности при испытании на отрыв и скалывание, причем состояние поверхности бетона не влияет на результат показания, а испытуемая конструкция подвергается лишь местному разрушению на глубину около 5 см. Оба эти прибора, хотя и менее портативны, но дают более точную оценку прочности. Их рекомендуется использовать при натурном обследовании для выборочного контроля.

Все перечисленные приборы не гостированы, но при высоком качестве изготовления и регулярной тарировке на бетонных кубах в диапазоне прочностей бетона от 50 до 400 кгс/см2 (а некоторые и до 600 кгс/см2) они дают точность порядка 20 - 30 %. Такая точность, практически, достаточна для решения вопроса о состоянии конструкции. Рациональные диапазоны примененных механических приборов для определения прочности бетона неразрушающими методами и значения точности их показаний приведены в таблице 1.

Таблица 1

Название прибора

Диапазон прочности, кгс/см2

Точность показаний, %

1

2

3

Эталонный молоток НИИМосстроя

50 - 300

30

Прибор ХПС при энергии удара:

 

 

а) 12,5 кгс·см

50 - 200

30

б) 50 кгс·см

100 - 400

 

Диск-маятник ДПГ-4

50 - 400

25

Прибор КМ

 

 

а) по величине упругого отскока

 

30

б) по диаметру отпечатка

100 - 300

30

Прибор НИЖБ

100 - 500

20

Прибор ГПНВ-5

 

 

а) по величине усилия вырывания

100 - 600

20

б) по диаметру отпечатка

100 - 400

30

Поверхность бетона должна быть подготовлена к работе с приборами - необходимо обеспечить непосредственное воздействие прибора на бетон, устранив прослойки (штукатурку, облицовку, покраску и т.д.). Наибольшая эффективность определения прочности бетона ударными методами может быть достигнута лишь в случае, когда удар, нанесенный с целью последующего измерения пластической или упругой деформации, произведен по растворному участку бетона, тогда величина изм