Дефекты и повреждения каменных конструкций.
При обследовании и оценке технического состояния каменных и армокаменных конструкций необходимо учитывать особенности их работы и разрушения, обусловленные их структурой.
Каменная кладка является неоднородным упругопластическим телом, состоящим из камней и швов, заполненных раствором. Этим обуславливаются следующие особенности ее работы: при сжатии кладки усилие передается неравномерно вследствие местных неровностей и неодинаковой плотности отдельных участков затвердевшего раствора. В результате камни подвергаются не только сжатию, но также изгибу и срезу.
Характер разрушения кладки и степень влияния многочисленных факторов на ее прочность объясняется особенностями ее напряженного состояния при сжатии.
Разрушение обычной кирпичной кладки при сжатии начинается с появления отдельных вертикальных трещин, как правило, над и под вертикальными швами, что объясняется явлением изгиба и среза камня, а также концентрацией растягивающих напряжений над этими швами.
При обследовании каменных и армокаменных конструкций необходимо в первую очередь выделить несущие элементы, на состояние которых следует обратить особое внимание.
Первые трещины в кирпичной кладке появляются при нагрузках меньших, чем разрушающие, причем обычно отношение m=Ncrc/Nu тем меньше, чем слабее раствор (Ncrc - нагрузка, соответствующая моменту появления трещин, Nu - разрушающая нагрузка). Так, например, для кладок на растворе марок:
50 и выше m =0,7-0,8;
10 и 25 m =0,6-0,7;
2 и 4 m =0,4-0,6.
Момент появления первых трещин зависит от качества выполнения горизонтальных швов и плотности применяемого раствора. Важной причиной, снижающей прочность и упругость каменной кладки, является неравномерная плотность и усадка раствора. Частичное заполнение раствором вертикальных швов не приводит к снижению прочности кладки, однако уменьшает ее трещиностойкость и монолитность.
Вертикальные швы и отверстия в пустотелых камнях нарушают монолитность кладки и вызывают концентрацию растягивающих и сдвигающих напряжений у верхнего и нижнего концов щелей. Поэтому прочность кладки из пустотелых камней снижается на 15-20 % (за исключением дырчатого кирпича и керамических камней с щелевидными пустотами).
Среди возможных причин возникновения дефектов следует выделить механические, динамические, коррозионные, температурные, влажностные воздействия, а также дефекты, обусловленные неравномерностью деформаций оснований.
Последние могут быть вызваны как разностью степени загружения соседних участков стен (например, торцевых - самонесущих и продольных - несущих), так и разностью, технологических условий на смежных участках, а также следствием вымывания грунта из-под фундамента грунтовыми водами, замачивания просадочных грунтов и др.
Важным этапом обследования каменных конструкции является установление деформативно-прочностных характеристик кладки.
Обнаруженные в несущих каменных конструкциях трещины следует оценивать с позиции работы кладки над нагрузкой при сжатии. Различают четыре стадии работы кладки при сжатии, приведенные на рис. 7.1.
Первая стадия работы каменных конструкций при усилии в кладке F меньше усилий Fcrc, при котором не образуются трещины, свидетельствует о нормальном состоянии конструкций. Вторая стадия при F=Fcrc характеризует удовлетворительное состояние конструкций; третья стадия при Fcrc
Дефекты и повреждения каменных конструкций можно классифицировать по следующим признакам:
1. По происхождению дефектов и повреждений:
– ошибки проектирования: неправильный учет действующих нагрузок (перегрузка в результате накапливания снега, наледи, производственной пыли и др.); неудачное конструктивное решение узлов сопряжения; потеря устойчивости из-за недостаточного количества связей; неучтенный эксцентриситет приложения нагрузки; неполная информация по инженерно-геологической оценке грунтов основания;
– низкое качество материалов: искривление граней кирпича; некачественный обжиг кирпича, отклонения в размерах; трещиноватость кирпича, низкая морозостойкость кирпича и раствора; более низкие марки кирпича и раствора, чем требуемые проектом;
– низкое качество выполнения работ: нарушение горизонтальности, толщины швов и правил их перевязки; отклонение несущих стен и столбов от вертикали;
– неудовлетворительные условия эксплуатации: замачивание, попеременное замораживание и оттаивание при увлажнении, агрессивное воздействие окружающей среды;
– неравномерные осадки оснований под фундаментами стен и столбов, вызванные недостаточными инженерно-геологическими и гидрологическими изысканиями; нарушением технологии производства земляных и строительных работ, ошибками на стадии проектирования объекта, нарушением норм и правил технической эксплуатации здания.
2. По времени проявления:
– в период строительства;
– при длительном перерыве в строительстве без проведения надлежащей консервации конструкций и объекта в целом;
– в период плановой эксплуатации;
– после выработки сроков эксплуатации.
3. По способам обнаружения:
– явный дефект, обнаруживаемый при визуальном наблюдении конструкций;
– скрытый, предполагаемый дефект, выявляемый с применением известных методов, средств и правил, предусмотренных в нормативной и справочной литературе, и обнаруженный в других аналогичных условиях;
– скрытый дефект, для выявления которого не предусмотрены соответствующие правила, методы, средства.
4. По степени повреждения:
– незначительная степень повреждения – несущая способность кладки снижена в пределах от 0 до 5 %, проведение усилений не требуется;
– слабая степень повреждения – несущая способность снижена до 15 %, усиление требуется при наличии трещин (при отсутствии трещин и других видимых повреждений усиление требуется, если величина действующей нагрузки превосходит несущую способность с учетом пониженной прочности материалов конструкции); при наличии трещин, сколов и других повреждений, снижающих несущую способность конструкции на 15 % и более, усиление необходимо независимо от величины действующей нагрузки;
– средняя степень повреждения при снижении несущей способности до 25 %, усиление обязательно;
– сильная степень повреждения – несущая способность снижена до 50 %, усиление обязательно;
– аварийная степень повреждения – несущая способность снижена свыше 50 %, необходимость усиления или разборки с заменой определяется технико-экономическим обоснованием.
5. По возможности устранения дефекта или повреждения:
– устранимые дефекты и повреждения, устранение которых технически возможно и экономически целесообразно;
– неустранимые дефекты и повреждения, устранение которых технически невозможно или экономически нецелесообразно.
6. По видам дефектов и повреждений:
– повреждения, вызванные деформациями стен;
– повреждения, вызванные отколами, раковинами, выбоинами и другими нарушениями сплошности;
– повреждения, связанные с увлажнениями и возможными обмерзаниями кладки стен;
– повреждения защитных и отделочных слоев каменной кладки;
– повреждения, вызванные нарушением основного материала стен в виде трещин в камне, расслоения кладки, структурных и химических изменений в камне и растворе.
Подробные характеристики дефектов и повреждений каменной кладки для каждого их вида с оценкой возможных последствий представлены в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Характерные повреждения и дефекты каменной кладки
Вид дефекта или повреждения
|
Вероятные причины возникновения и методы выявления или признаки данной причины
|
Возможные последствия и меры по предотвращению дальнейшего развития и устранения повреждения
|
1
|
2
|
3
|
1. Деформации стен:
искривление горизонтальных и вертикальных линий
|
Неравномерные осадки грунтов основания. Возможно появление характерных трещин. Обследование фундаментов и грунтов основания
|
Снижение несущей способности, потеря несущей способности, развитие трещин. Предотвращение дальнейшей осадки грунтов, проведение ремонта стен (при необходимости с усилением)
|
выпучивание
|
Боковое давление грунта, различных материалов, размещенных навалом у
|
Снижение несущей способности стены, появление трещин. Устранение
|
|
стены, действие горизонтальных реакций распорных конструкций; увеличение (против расчетных) эксцентриситетов вертикальных нагрузок; большая гибкость стены по высоте вследствие разрыва или отсутствия промежуточных связей; смещение на опорах балок, прогонов, плит перекрытий или покрытий к краю стены; передача недопустимых силовых воздействий на кладку, не набравшую достаточную прочность; одностороннее оттаивание кладки, выполненной методом замораживания; температурные деформаций. Методы выявления – визуальный, поверочный расчет, возможное появление трещин
|
горизонтальных нагрузок, восстановление связей, ремонт поврежденных участков стен при необходимости (по расчету) с усилением
|
отклонение стен или их отдельных участков от вертикали
|
Неравномерные осадки грунтов основания; недостаточность поперечных связей или их разрыв. Методы выявления – визуальный, возможное появление характерных трещин, обследование фундаментов и грунтов основания
|
Появление и развитие трещин в кладке, снижение несущей способности. Устранение причин просадки грунта и проведение ремонта стен с необходимым усилением
|
2. Отколы, рако-вины, выбоины и другие нарушения сплошности:
отколы углов, пробоины, выбоины, борозды и др.
|
Дефекты строительства, механические воздействия в процессе эксплуатации (удары транспортных сред-ств, пробивка отверстий и борозд для различных целей и т.п.). Выявление дефекта – визуально, изучение условий эксплуатации
|
Возможное снижение несущей способности. Ремонт после устранения причин повреждений или принятия мер защиты от них, в случае необходимости усиление конструкции
|
3. Увлажнение кладки стен:
в местах повреждения на-
|
Скапливание влаги от атмосферных осадков на повреждённых участках наружной поверхности стен и
|
Развитие деструктивных процессов с последующим микро- и макроразрушением камня и рас-
|
ружного слоя (штукатурки, облицовки и др.)
|
ее капиллярное всасывание материалами кладки в толщу стены. Выявление дефекта – визуально
|
твора. Ремонт поврежденного наружного слоя с предварительным устранением причин повреждения и осушением увлажненных участков
|
в местах открыто размещенного оборудования, выделяющего пар и влагу
|
Конденсация влаги на поверхности стен, попадание брызг. Выявление дефекта – визуально
|
Развитие деструктивных процессов в кладке с последующим прогрессирующим разрушением. Устранение увлажнения стены путем организованного отвода пара, устройства защитного экрана от брызг или защита поверхности стены морозостойкими и водостойкими материалами. Ремонт поврежденных мест
|
в парапетной или карнизной части наружных стен, под окнами, нишами, поясками в зоне расположения водосточных труб
|
Повреждения кровли в зоне карниза, некачественное выполнение примыкания гидроизоляционного ковра к пораженной стене, повреждение водосточных «желобов», отсутствие капельников, повреждения сливов, воронок и водосточных труб, недостаточный или обратный уклон, недостаточный вынос карнизных свесов. Определение дефекта – визуально
|
Развитие деструктивных процессов в кладке с последующим прогрессирующим разрушением. Устранение причин увлажнения, в случае необходимости ремонт кладки с осушением увлажненных участков
|
над окнами, воротами, дверями, вытяжными вентиляционными отверстиями с возможным образованием в зимнее время инея и наледи
|
Конденсация влаги из воздуха, эксфильтрующегося из помещений здания. Выявление дефектов – визуально
|
То же, а также уплотнение, ремонт заполнении проемов и мест их сопряжении со стеной, организация отвода воздуха через вытяжные вентиляционные отверстия от поверхности стены. В случае необходимости ремонт стен с предварительным осушением увлажненных участков
|
в цокольной части стен
|
Повреждение, некачественное выполнение или отсутствие гидроизоляции; низкое расположение гидроизоляции относительно отмостки; повреждения отмостки или тротуара. Метод выявления повреждения – визуальный
|
Развитие деструктивных процессов в кладке, вызванное попеременным замораживанием и оттаиванием, выветриванием увлажненных участков. Восстановление или устройство новой гидроизоляции, восстановление или ремонт отмостки. В случае необходимости ре-монт поврежденных участков цоколя
|
увлажнение внутренней поверхности стен по всей площади или в различных зонах
|
Несоответствие фактических температур и влажности воздуха в помещении принятым при проектировании (недостаточность вентиляции, изменения технологического процесса); несоответствие фактических теплофизических характеристик материалов, принятым при проектировании, недостаточная теплоизоляция отдельных зон
|
Снижение прочностных характеристик кладки. Осушение и приведение сопротивлений теплопередаче и паропроникновению в соответствие с нормативными требованиями
|
в зонах размещения санитарно-техничес-кого оборудования, трубопроводов, емкостей с жидкостью
|
Неисправности оборудования, протечки из трубопроводов и емкостей; постоянный конденсат на поверхности трубопроводов, емкостей с жидкостью и т.п. Метод выявления дефекта – визуальный
|
Снижение прочностных характеристик кладки с развитием деструктивных процессов. Устранение неисправностей оборудования, коммуникаций, емкостей, теплоизоляция холодных поверхностей. В необходимых случаях ремонт с осушением стены
|
4. Повреждения защитных и отделочных слоев:
высолы на наружной или внутренней поверхности стен
|
Перенос солей, входящих в состав материалов стены, на ее поверхность, при их повышенных дозировках (добавки в раствор). Метод выявления – визуальный
|
На несущую способность кладки заметного влияния не оказывают. Участки стен с высолами очистить от налета соли и просушить
|
шелушение, растрескивание, вспучивание или
|
Деформация и разрушение материала стены под лакокрасочным покрытием; де-
|
На несущую способность кладки не влияют. Ремонт поврежденного лакокра-
|
отслаивание лакокрасочных покрытий
|
формация попеременно замерзающей и оттаивающей влаги; несоответствие лакокрасочного покрытия температурно-влажностно-му режиму воздуха или химической агрессивности эксплуатационной среды; нарушение правил нанесения лакокрасочного покрытия. Метод выявления – визуальный
|
сочного покрытия с соответствующей подготовкой основания после устранения причин повреждения
|
растрескивание или отслоение штукатурных покрытий или фактурных слоев с выпадением отдельных кусков
|
Деформации или разрушения материалов стены под штукатурным слоем; различие в усадочных или температурных деформациях штукатурного слоя, дефекты изготовления или нанесения; проникание влаги под штукатурный слой с последующими многократными циклами замораживания – оттаивания, увлажнения – высыхания; высокотемпературный нагрев (технологический или при пожаре). Метод выявления – визуальный и путем простукивания и вскрытия штукатурного слоя в отдельных местах
|
На несущую способность кладки практически на влияет. Устранение причин повреждения, ремонт штукатурного слоя с соответствующим подбором его состава и подготовкой поверхности; ограничение температурных воздействий
|
рыхлая структура материала штукатурных покрытий
|
Попеременное замораживание – оттаивание материала штукатурного слоя в увлажненном состоянии; расклинивающее действие влаги при попеременном увлажнении – высыхании, растворение или вымывание компонентов материала водой, химические воздействия на материалы штукатурного слоя. Выявление дефекта – путем сопоставления свойств материала штукатурного слоя на различных участках здания
|
На несущую способность кладки заметного влияния не оказывает. Устранить причину увлажнения стены, удалить поврежденные участки штукатурки и нанести новое штукатурное покрытие
|
5. Разрушение основного материала стен:
трещины в кладке, имеющие характер параболических кривых, ветви которых расходятся книзу по обе стороны от средней части здания
|
Просадка грунта в средней части здания. Методы выявления – визуальный, наблюдения за осадками грунта и трещинами; инженерно-геологические изыскания, поверочные расчеты
|
Снижение несущей способности стен в зоне расположения трещин. Укрепление грунтов основания, усиление фундаментов или повышение пространственной жесткости зданий и заделка трещин после прекращения их развития
|
трещины, раскрытие которых увеличивается кверху; наклонные или имеющие характер параболических кривых, расходящихся книзу относительно краев здания
|
Просадка крайних частей или наличие твердого включения под средней частью здания. Методы вы-явления те же, что и в предыдущем случае
|
То же
|
трещина, близкая к вертикальной, раскрытие которой увеличивается кверху
|
Разлом здания вследствие наличия жесткой опоры в грунте под трещиной. Методы выявления те же
|
То же
|
близкая к вертикальной трещи-на с одинаковым раскрытием по высоте, со смеще-нием по вертикали части здания с одной стороны от трещины относительно другой
|
Просадка части здания. Методы выявления те же
|
То же
|
у-образные трещины по линии пристройки нового здания к ранее существовавшему или в месте перепада высот одного здания
|
Резкая степень уплотнения грунта или разное давление на грунт по обе стороны от линии пристройки или перепада высот. Методы выявления те же
|
То же
|
вертикальные трещины с раскрытием 0,1–0,5 мм, пересекающие два и более ряда кладки, при количестве трещин две и более на 1 м вертикально нагруженной стены
|
Значительная перегрузка кладки, пониженная прочность материалов, примененных в конструкции, и соответственно снижение прочностных характеристик кладки. Метод выявления – визуальный, поверочный расчет с учетом фактической прочности материалов
|
Снижение несущей способности. Усиление по расчету с учетом фактической прочности материалов
|
горизонтальные и косые трещины по швам кладки рядовых, клинчатых или арочных перемычек, вертикальные трещины в середине пролета, возможно, с выпадением отдельных камней
|
Перегрузка кладки, пониженная прочность материалов, недостаточное армирование. Методы выявления те же, что и в предыдущем случае
|
То же
|
горизонтальные трещины по швам кладки стен, подверженных горизонтальным нагрузкам, возможно, со сдвигом по горизонтальным швам или ступенчатой наклонной штрабе
|
То же
|
Снижение прочности кладки. Усиление по расчету с учетом фактической прочности материалов, сечения кладки и эксцентриситетов вертикальных нагрузок
|
мелкие трещины, возможно со скалыванием и раздроблением материалов кладки, под опорами и опорными подушками балок, ферм, перемычек, козырьков, веерообразно расходящихся от места расположения нагрузки
|
Перегрузки кладки, а также недостаточная глубина опорной части или недостаточная несущая способность опорной подушки. Методы выявления – визуальный, поверочный расчет кладки и опорной подушки
|
Снижение прочности кладки. Усиление по расчету с учетом фактической прочности материалов, сечения кладки, эксцентриситета
|
вертикальные и наклонные тре-щины в верхней части здания, в местах сопряжения разнонагруженных продольных и поперечных стен
|
Различная деформативность разнонагруженных стен вследствие разных напряжений в кладке и ползучести кладки при длительном действии нагрузки. Методы выявления – визуальный, поверочные расчеты фактического конструктивного решения
|
Снижение несущей способности несущих стен в зоне трещин. Усиление, в случае необходимости, по расчету с учетом фактической длины и высоты стен в месте образования трещин
|
вертикальные трещины в верхней части пилястр, служащих опорами балок и ферм, в местах сопряжения пилястр с кладкой стены
|
То же, а также горизонтальные усилия, возникающие в фермах и балках при колебаниях температуры, осадке фундаментов
|
Снижение несущей способности. Усиление в случае необходимости
|
трещины у-об-разной формы в верхней части здания
|
Распор вследствие расстройства стропильной системы покрытия здания. Метод выявления – визуальный
|
Восстановление затяжек стропильной системы. Заделка трещин, в случае необходимости – перекладка деформированных участков
|
вертикальные трещины с раскрытием 0,1–0,3 м в кладке продольных стен нижних этажей, по концам перемычек, балок, плит, армированных поясов
|
Продольные температурно-влажностные деформации стен или перекрытий при изменении средней температуры сечения. Метод выявления – визуальный, наблюдение за развитием трещин, поверочные расчеты
|
Снижение прочности кладки в зоне трещин. Заделка трещин, необходимость усиления определяется по расчету с учетом фактической прочности материалов и сечений стены
|
трещины с раскрытием до 10 мм и более, разрыв в кладке в средней части здания на всю его высоту
|
Отсутствие температурно-осадочных швов или отсутствие армированных поясов для восприятия температурно-влажност-ных деформаций. Методы выявления те же, что и в предыдущем случае
|
То же
|
косые трещины в углах крайних проемов первых этажей
|
Результат деформаций сдвига кладки вследствие температурных воздействий. Методы выявления те же
|
То же
|
шелушение по-верхностей, выветривание наружных слоев, повышенная пористость, пониженная плотность, рыхлая структура, выкрашивания, выпадение отдельных частиц материала
|
Воздействие химически агрессивных эксплуатационных сред; высокотемпературный нагрев технологическими источниками или огневое воздействие при пожаре; увлажнение, попеременное замораживание – оттаивание в увлажненном состоянии при недостаточной морозостойкости, попеременное увлажнение – высыхание; биохимические воздействия микроорганизмов, грибов, мхов и т.п.; биохимические воздействия деревьев и кустарников. Метод выявления – визуальный, в случае необходимости с лабораторным анализом агрессивной среды и образцов материалов
|
Снижение несущей способности. Необходимость усиления определяется расчетом. Ремонт выполняется после устранения причин повреждения, очистки и обработки поврежденных участков
| |
Скачать 3.5 Mb.