Несмотря на широкое использование в современном строительстве изделий из металла, стекла, пластика, железобетон по-прежнему остается одним из наиболее востребованных материалов для возведения зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения. На стройплощадку железобетон поставляется в виде широкой номенклатуры изделий заводского изготовления и в виде жидкой смеси для укладки в опалубку для устройства монолитных конструкций.
Что такое железобетон
Железобетон — комплексный строительный материал, в котором стальная или синтетическая арматура воспринимает растягивающие нагрузки, а бетонная смесь, обеспечивающая при твердении надежное сцепление с арматурными стержнями – сжатие. Благодаря положительным свойствам железобетона, к которым относятся:
- долговечность;
- относительно невысокая стоимость;
- огнестойкость;
- технологичность – способность изготовления конструкции любой конфигурации;
- стойкость к воздействию биологических и химически агрессивных сред;
- способность восприятия значительных статических и динамических нагрузок.
В то же время железобетон не свободен от определенных недостатков, среди которых относительно небольшая прочность в сочетании со значительным весом. Существует три основных вида железобетонных конструкций:
- сборные, изготовленные на заводах стройиндустрии и доставленные на стройплощадку в готовом виде;
- монолитные, изготовленные непосредственно на стройплощадке путем заливки жидкой бетонной смеси в заранее подготовленную формообразующую опалубку, с уложенными в нее арматурными каркасами и сетками;
- сборно-монолитные, когда в строении одновременно используются сборные и монолитные конструкции.
Железобетон – один из наиболее востребованных материалов в строительстве.
Дефекты железобетонных конструкций
Дефекты железобетонных конструкций возникают по разным причинам, в число которых входят:
- ошибки при проектировании;
- отсутствии на стройплощадке должного входного контроля качества строительных материалов, приведшего к использованию непроектного бетона;
- отсутствие операционного контроля качества работ, что приводит к неправильному соединению арматурных стержней, недостаточной толщине защитного слоя и др.;
- ошибки в ходе производства земляных работ, приведших к неравномерной просадке основания и возникновению деформаций в конструктивных элементах здания;
- неправильная эксплуатация элементов объекта недвижимости – механические воздействия, технологические протечки.
Виды дефектов в железобетонных элементах, причины их образования и вероятные последствия указаны в ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния». Этот нормативный документ указывает, что дефекты в конструктивных элементах из железобетона могут привести к снижению долговечности, уменьшению прочностных характеристик или даже к возникновению аварийной ситуации.
К дефектам и повреждениям элементов из железобетона, которые могут стать причинами аварийной ситуации, и причинами которых становится избыточное нагружение несущих элементов объекта недвижимости, ГОСТ 31937-2011 относит:
- выпучивание сжатой арматуры;
- разрывы или смещение поперечной арматуры в зоне наклонных трещин.
Аварийная ситуация может возникнуть и при отрыве анкеров от пластин закладных элементов, а также при деформации соединительных деталей, причинами чего будут нагрузки, не учтенных расчетом.
Другие дефекты приводят к снижению прочностных характеристик железобетонных элементов здания. К таким дефектам относятся:
- сколы бетона в зоне сжатия, возникшие из-за механических повреждений;
- промасливание бетонных конструкций из-за протечек технологических жидкостей в период эксплуатации;
- отслоение защитного слоя бетона из-за использования корродированных арматурных стержней;
- прогибы конструкций, превышающие нормативные значения зависят от вида и количества иных дефектов, возникших из-за перегрузки конструкции;
- повреждения арматуры и закладных деталей, ставшие последствием механических повреждений или коррозии металла;
- снижение площади опирания конструкций относительно проектных решений, причиной чего стали ошибки, допущенные либо на заводе, либо на стройплощадке.
Однако наиболее распространенным дефектом конструкций из железобетона является образование трещин, которые:
- могут стать причиной возникновения аварийной ситуации, если в результате избыточного загружения конструкций, недостаточной адгезии арматуры к бетону образуются нормальные трещины с разветвленными концами или наклонные трещины, пересекающие арматурные изделия;
- снизятся прочностные характеристики и долговечность, если из-за коррозии металла возникают трещины волосяные и шириной не более 3 мм вдоль арматурных стержней; из-за перегрузки образуются нормальные трещины в изогнутых и растянутых конструкциях шириной до 0,3 мм, а также из-за силовых трещин, образовавшихся в результате воздействия усилий, возникших в результате воздействия температуры и усадки.
Волосяные трещины на поверхности конструктивных элементов на прочностные характеристики влияния не оказывают и могут лишь снизать долговечность конструкции.
Причины усиления железобетонных конструкций
В отдельных случаях железобетонные конструкции подлежат усилению. Причинами этого могут быть:
- обнаруженные дефекты конструктивных элементов, из-за которых объект недвижимости может перейти в категорию аварийных, возникшие в результате ошибок в проектировании, неправильной эксплуатации или недостаточного контроля за качеством работ в ходе строительства;
- увеличение нагрузок на несущие конструкции из-за реконструкции или переоснащения производственного объекта;
- естественный или эксплуатационный износ несущих конструкций, выявленный в результате обследования объекта недвижимости;
- случайные повреждения конструктивных элементов здания в ходе монтажных или демонтажных работ при реконструкции объекта недвижимости.
Как правило, решение о необходимости усиления железобетонных конструкций принимается по результатам обследования.
Разработка проекта усиления железобетонных конструкций
Чтобы выполнить усиление железобетонных элементов здания разрабатывается специальный проект, однако этому предшествует ряд мероприятий:
- разрабатывается и согласовывается задание на проектирование;
- изучается и анализируется имеющаяся проектная и исполнительная документация;
- определяются прочностные характеристики грунтового основания;
- выполняется обследование основных конструктивных элементов объекта недвижимости с целью обнаружения скрытых дефектов;
- производится выбор оптимального вида усиления элементов их железобетона;
- разрабатываются чертежи усилений конструктивных элементов и узлов их соединения и опирания.
При выборе методов усиления должна быть учтена возможность реализации этих способов в натуре с минимальными трудозатратами и оптимальным использованием машин и механизмов.
Методы усиления железобетонных конструкций
Существуют различные методы усиления железобетонных конструкций, причем выбор конкретного способа во многом зависит от вида дефекта. Чаще всего используются следующие технологии:
- оштукатуривание незначительных поверхностных дефектов и в местах нарушения защитного слоя;
- инъецирование под давлением с заполнением трещин и каверн укрепляющим составом;
- торкретирование бетонных конструкций – нанесение на бетонную поверхность под высоким давлением нескольких слоев бетонной смеси, которая заполняет трещины и выбоины, повышая морозостойкость и влагонепроницаемость конструкции;
- усиление конструкций стальными укрепляющими обоймами и тягами, железобетонными поясами;
- усиление несущих конструкций композитными материалами – карбоном и кевларом, позволяющими повысить несущую способность железобетонной конструкции;
- монтаж дополнительных конструкций, позволяющих перераспределить усилия и разгрузить дефектный элемент.
Основные методы защиты железобетонных конструкций от различного вида воздействий приведены в ГОСТ 32016-2012 «Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций».