Укажите о чем свидетельствует раздробление бетона в сжатой зоне изгибаемого элемента
Степени повреждений бетонных и железобетонных конструкций и их детальные признаки
Степень повреждения и категория состояния конструкций | Снижение несущей способ-ности | Детальные признаки дефектов и повреждений | Рекомендации по устранению дефектов и повреждений |
I- незначительная (исправное) | 0-5% | Имеются отдельные раковины, волосяные трещины, сколы. Глубина карбонизации бетона не более половины толщины защитного слоя. Антикоррозионная защита бетона не имеет повреждений. Прочность бетона не ниже проектной. Признаков снижения несущей способности и эксплуатационной надежности нет. | Ремонтные работы не требуются |
II- слабая (работоспособное) | (5-15)% | Антикоррозионная защита имеет незначительные повреждения. На отдельных участках в местах с малой толщиной защитного слоя проступают следы коррозии распределительной арматуры. Следов коррозии закладных деталей нет. Глубина карбонизации бетона на всю толщину защитного слоя. Шелушение поверхностного слоя бетона. Снижение прочности бетона не более чем на 10%. | Выполнить поверочные расчеты несущей способности для определения необходимости усиления. Ремонт антикоррозионного защитного покрытия |
III- средняя (ограниченной работоспособности) | (15-25)% | Пластинчатая ржавчина и язвы на стержнях оголенной арматуры, закладных деталях, уменьшение площади рабочей арматуры до 15 %. | Нарушение требований действующих норм. Выполнить поверочный расчет |
Продолжение таблицы Г.1
Сетка температурно-усадочных трещин на поверхности бетона. Прогиб статически определимых конструкций не превышает предельных значений. Раскрытие нормальных трещин превышает предельно допустимые значения. Снижение прочности бетона в сжатой зоне до 30%. Высокая воздухо- и водопроницаемость стыков стеновых панелей. | несущей способности. Восстановление поврежденного защитного слоя бетона. Опасность обрушения и угроза безопасности работающих, отсутствует. Требуется усиление и восстановление эксплуатационных качеств. | ||
IV- сильная (недопустимая) | (25-50)% | Разрывы хомутов в зоне наклонной трещины. Слоистая ржавчина, язвы с уменьшением площади рабочей арматуры более 15 %. Выпучивание арматуры в сжатой зоне. Раздробление бетона в сжатой зоне. Уменьшение площади опирания сборных конструкций. Защитный слой легко отслаивается при ударе молотком. При ударе молотком звук глухой. Прогиб конструкции превышает допустимые значения в 2-4 раза. | Существует угроза обрушения, пребывание людей в районе обследуемых конструкций недопустимо. Требуется оградить обследуемый участок, ограничение нагрузок, временное крепление. Капитальный ремонт. |
V- полное разрушение (аварийное) | Более 50% | Трещины в сжатой и растянутой зоне с шириной раскрытия 1…5мм, трещины, пересекающие опорную зону анкеровки растянутой арматуры, разрывы хомутов растянутой арматуры, выпучивание сжатой арматуры. Потеря устойчивости и выпучивание сжатых элементов. Нарушение сцепления арматуры с бетоном. Деформации закладных деталей, отходы анкеров от пластины закладных деталей. Расстройство стыков сборных элементов. Значительные прогибы (более 1/50 пролета) изгибаемых элементов. Уменьшение площади опирания сборных конструкций. | Существует угроза обрушения, требуется немедленная разгрузка конструкций, устройство временных креплений, разборка аварийных конструкций. |
Приложение Д
(обязательное)
Степени повреждений каменных конструкций и их детальные признаки
Степень повреждения и категория состояния конструкций | Снижение несущей способ-ности | Детальные признаки дефектов и повреждений | Рекомендации по устранению дефектов и повреждений |
I- незначительная (исправное). Состо-яние конструкции удовлетворитель-ное. | 0-5% | Нет видимых деформаций, дефектов и повреждений. Снижение прочности камня и раствора не наблюдается. Горизонтальная гидроизоляция не повреждена. | Ремонт не требуется. |
II – слабая (работоспособное). Состояние конст-рукций неудов-летворительное. | (5-15)% | В наиболее напряженных сжатых конструкциях наблюдаются отдельные вертикальные трещины в отдельных камнях. Коррозионное повреждение поверхностного слоя на глубину до 10 % толщины. Снижение прочности камня и раствора до 30 %. Местами увлажнение каменной кладки.. | Проверочный расчет несущей способности. Восстановление поврежденных участков кладки. |
III- средняя (ограниченной работоспособности) | (15-25)% | Коррозионное повреждение кладки на глубину до 20 %. Вертикальные и наклонные трещины в кладке, пересекающие не более 4 рядов кладки. Наклон и выпучивание стен, фундаментов в пределах этажа не более 1/6 их толщины. Расслоение кладки по вертикали в наружных стенах. Снижение прочности камня и раствора до 30 %. Образование трещин в сопряжении продольных и поперечных стен. Смещение плит перекрытия на опорах не более 2 см. Смятие кладки под опорами балок, ферм, перемычек на глубину до 2 см. | Проверочный расчет несущей способности. Ремонт и усиление кладки. Выполнить временное усиление или разгрузку конструкции. |
Продолжение таблицы Д.1
IV- слабая (недопустимое). Состояние конструкций аварийное. | (25…50)% | В наиболее напряженных конструкциях и зонах кирпичной кладки наблюдаются вертикальные и косые трещины на высоту не более 8 рядов кладки. Смещение и сдвиг столбов. Отрыв поперечных стен от продольных. Выпучивание сжатых и сжато-изогнутых элементов на величину 1/80- 1/50 высоты конструкции. В сводах и арках трещины. Трещины в кладке от неравномерной осадки 50мм и более. Расслоение кладки по вертикали. Горизонтальная гидроизоляция полностью разрушена. Низкое качество. | Расчет несущей способности. Капитальный ремонт, усиление конструкций. Существует угроза обрушения. Требуется прекращение эксплуатации аварийных конструкций, удаление людей из опасных зон |
V- полное разрушение (аварийное) | Более 50% | Разрушение отдельных конструкций и частей здания. Коррозионное разрушение кладки на глубину более 50% толщины стены. | Демонтаж конструкций, ограждение опасных зон. |
Приложение Е
(обязательное)
Степени повреждений стальных строительных конструкций и их детальные признаки
Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях
ХАРАКТЕР РАЗРУШЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
В конструкции, подвергаемой изгибу, под действием разрушающей нагрузки возможен излом по сечению, нормальному к продольной оси конструкции, и по наклонному. Излом по нормальному сечению вызывается действием изгибающего момента, по наклонному — совместным действием изгибающего момента и поперечной силы.
Деформации крайних сжатых волокон бетона в этом случае не достигают предельных значений, а напряжения в сжатой арматуре — предела текучести и, следовательно, сопротивление сжатой зоны используется неполностью.
Случай 2. В конструкциях с умеренным содержанием растянутой арматуры и в переармированных, т. е. при арматуре, работающей упруго, физическое разрушение происходит по сжатой зоне в результате достижения деформациями крайних сжатых волокон предельных значений. Напряжения в сжатой арматуре могут достигать предела текучести или быть ниже его.
В конструкциях с умеренным содержанием растянутой арматуры при арматуре из мягкой стали сопротивление растянутой зоны используется полностью.
В конструкциях с умеренным содержанием растянутой арматуры при арматуре, не обладающей физическим пределом текучести, а также в переармированных конструкциях, сопротивление растянутой зоны используется неполностью.
Однако, как показывают последние исследования, в принципиальной постановке физическое разрушение сжатой зоны не может считаться единственной формой разрушения таких конструкций.
Наиболее наглядно это можно проиллюстрировать на примере однопролетной свободно опертой умеренно армированной балки при арматуре из мягкой стали. График “нагрузка — кривизна” для такой балки (рис. 2.11) представляет собой пологую (в сильно растянутом масштабе) кривую, нигпадающая ветвь которой может быть реализована (по аналогии с рис. 1.14) лишь при убывающей нагрузке. Если режим нагружения исключает такую возможность, в точке с максимальным изгибающим моментом должно произойти обрушение балки, при этом деформации крайних волокон могут быть достаточно далеки от предельных значений.
Суть этого явления заключается в следующем. При работе нормального сечения в стадии III, т. е. при достижении растянутой арматурой напряжений, равных физическому пределу текучести, равнодействующая сопротивления сжатой зоны при последующем увеличении нагрузки (из условия равновесия внутренних продольных усилий в указанном сечении) остается постоянной. Момент же внутренних сил по мере повышения нагрузки возрастает за счет уменьшения высоты сжатой зоны и, следовательно, увеличения плеча внутренней пары. При этом, однако, точка приложения равнодействующей сопротивления сжатой зоны все более смещается к нулевой линии. В конце концов наступает такое состояние — случай 3, при котором уменьшение высоты сжатой зоны уже не сопровождается увеличением внутреннего момента. Наступление этого состояния характеризуется нарушением силового равновесия сечения.
Аналогичную картину можно наблюдать при определенных условиях (достаточно большая протяженность ниспадающего участка диаграммы сжатого бетона) и при арматуре, не обладающей физическим пределом текучести, а также в переармированных конструкциях, когда рост нагрузки сопровождается смещением нулевой линии вниз, а значит и уменьшением плеча внутренней пары. И хотя равнодействующие сопротивлений сжатой и растянутой зон сечения при этом возрастают, но не столь значительно, чтобы по мере роста нагрузки соблюдалось силовое равновесие. Нарушение равновесия наступает в тот момент, когда при очередной пооции нагружения увеличение равнодействующих уже не может компенсировать уменьшения плеча внутренней пары.
Если речь идет о расчете однопролетных свободноопертых балок, то в практическом отношении все сказанное выше не имеет сколько-нибудь существенного значения, так как разница в нагрузках, вызывающих нарушение силового равновесия, и физическое разрушение сжатой зоны сечения, крайне незначительна.
Иное дело с неразрезными балками. Современные методы расчета таких балок основаны на последовательном рассмотрении ряда состояний каждой конкретной конструкции вплоть до исчерпания ее несущей способности, т. е. вплоть до разрушения по нор мальному сечению с минимальной жесткостью (максимальной кривизной). Поскольку смежные с ним сечения могут работать как в состоянии до нарушения силового равновесия, так и после, для наиболее полной реализации преимуществ имеющихся решений необходимо располагать и жесткостями, соответствующими этим состояниям.
При режиме нагружения, допускающем снижение нагрузки в процессе деформирования балки, нарушение силового равновесия нормального сечения практически исключается и деформирование завершается физическим разрушением сжатой зоны.
Процесс физического разрушения сжатой зоны внешне проявляется в лущении бетона на ее поверхности и в появлении и развитии мелких продольных трещин, аналогичных тем, которые возникают в бетонных призмах непосредственно перед их разделением на части, и завершается раздавливанием бетона либо раздавливанием с выколом.
При наличии мощной сжатой арматуры процесс разрушения сжатой зоны несколько растягивается и завершается выпучиванием арматуры.
При изгибе балки с умеренным содержанием поперечной арматуры в зонах совместного действия изгибающих моментов и поперечных сил по мере роста нагрузки и развития наклонных трещин балка разделяется на части, соединенные бетоном сжатой зоны и арматурой, пересекаемой трещинами. Разрушение балки характеризуется обычно резким раскрытием одной из наклонных трещин (критической) и последующим физическим разрушением бетона над ней (рис. 2.12) в результате достижения продольными деформациями по направлению действия главных сжимающих напряжений предельных значений, проявляющимся внешне как раздавливание бетона либо как раздавливание с выколом. Напряженное состояние сжатой зоны на подходе к разрушению носит сложный характер, так как наряду с сжимающими действуют касательные напряжения.
Из опытов следует, что при ступенях нагрузки, предшествующих разрушению, в нормальном сечении под силой эпюра деформаций укорочения в вершине наклонной трещины имеет перелом, быстро распрямляющийся по мере удаления от силы к опоре (рис. 2.13).
Распределение деформаций сдвига в указанных сечениях описывается кривой с максимальными значениями у вершины трещины (рис. 2.13, б).
При умеренных процентах поперечного армирования напряжения в хомутах, пересекаемых критической наклонной трещиной, при разрушении балки достигают предела текучести (у устья и у вершины трещины — близки к нему).
Характерной особенностью напряженного состояния продольной растянутой арматуры в зоне пересечения ее критической наклонной трещиной является то, что в ней возникают не только нормальные, но и касательные напряжения (“нагельный эффект”).
Нормальные напряжения в продольной растянутой арматуре в месте ее пересечения критической наклонной трещиной при разрушении балки, как правило, меньше предела текучести. Некоторые исследователи указывают на возможность наличия при деформировании железобетонной балки в наклонной трещине значительных сил зацепления, объясняя это ломаной конфигурацией трещины и шероховатой поверхностью бетона в ней.
В балках таврового и двутаврового сечений с тонкой стенкой и сильной поперечной арматурой в результате включения в работу сжатой полки сопротивление по наклонным сечениям значительно возрастает. Усилия в бетоне такой стенки между наклонными трещинами увеличиваются, сопротивление поперечной арматуры используется неполностью. Наиболее вероятная форма разрушения в этих условиях — физическое разрушение бетона между наклонными трещинами (рис. 2.14) в результате достижения продольными деформациями по направлению действия главных сжимающих напряжений предельных значений. При разрушении стенки возникает сеть часто расположенных наклонных трещин с отслаиванием и последующим раздавливанием бетона.
Одна из возможных причин разрушения балки связана с нарушением анкеровки продольной растянутой арматуры. Продвижка арматуры в толще бетона сопровождается отслаиванием ее от окружающего бетона и образованием вдоль арматуры распространяющихся до опоры продольных трещин. Сжатая зона при этом сокращается и раздавливается (или выкалывается).
В конструкциях, работающих на изгиб с кручением, излом происходит обычно по пространственному сечению. Сжатая зона сечения, замыкая противоположные концы разрушающей трещины, располагается наклонно к продольной оси конструкции. Конструкция разрушается либо в результате достижения деформациями растянутой арматуры в одном или в двух направлениях предельных значений, либо в результате достижения предельных значений деформациями крайних сжатых волокон бетона в направлении действия главных сжимающих напряжений, причем в последнем случае напряжения в растянутой арматуре (в одном или в двух направлениях) могут достигать предела текучести или быть ниже его. Напряженное состояние пространственного сечения на подходе к разрушению носит сложный характер. В сжатой зоне бетона и в растянутой арматуре там, где она пересекается критической спиральной трещиной, кроме нормальных действуют также касательные напряжения.
При определенных условиях помимо разрушения по пространственному сечению возможно также разрушение бетона от сжатия между спиральными трещинами.
Опыты показывают, что при разрушении железобетонной конструкции по пространственному сечению в зависимости от изгибающего и крутящего моментов, а также от наличия и значения поперечной силы, возможны три схемы расположения сжатой зоны. Первая соответствует расположению сжатой зоны у верхней грани конструкции (рис. 2.15, а) и наблюдается при воздействии изгибающего и крутящего моментов, вторая — расположению сжатой зоны у боковой грани (рис. 2.15, б) — при действии крутящего момента и поперечной силы (изгибающий момент настолько мал, что его влиянием можно пренебречь), третья — расположению сжатой зоны у нижней грани (рис. 2.15, в). Такой случай может иметь место в зоне, где действуют небольшие изгибающие моменты и, следовательно, их разрушающее влияние невелико, а верхняя арматура, которая попадает в растянутую зону, значительно слабее нижней.
Пособие по обследованию строительных конструкций зданий
Рис. 6.1. Характерные трещины в изгибаемых железобетонных элементах, работающих по балочной схеме
Вертикальные и наклонные трещины в пролетных участках балок и прогонов свидетельствуют о недостаточной их несущей способности по изгибающему моменту.
Раздробление бетона сжатой зоны сечений изгибаемых элементов указывает на исчерпание несущей способности конструкции;
б) в плитах возникают следующие трещины:
в средней части плиты, имеющие направление поперек рабочего пролета с максимальным раскрытием на нижней поверхности плиты;
на опорных участках, имеющие направление поперек рабочего пролета с максимальным раскрытием на верхней поверхности плиты;
радиальные и концевые, с возможным отпаданием защитного слоя и разрушением бетона плиты;
вдоль арматуры по нижней плоскости стены.
Трещины на опорных участках плит поперек рабочего пролета свидетельствуют о недостаточной несущей способности по изгибающему опорному моменту.
Характерно развитие трещин силового происхождения на нижней поверхности плит с различным соотношением сторон (рис. 6.2). При этом бетон сжатой зоны может быть не нарушен. Смятие бетона сжатой зоны указывает на опасность полного разрушения плиты;
Рис. 6.2. Характерные трещины на нижней поверхности плит
в) в колоннах образуются вертикальные трещины на гранях колонн и горизонтальные.
Вертикальные трещины на гранях колонн могут появляться в результате чрезмерного изгиба стержней арматуры. Такое явление может возникнуть в тех колоннах и их зонах, где редко поставлены хомуты (рис. 6.3).
Горизонтальные трещины в железобетонных колоннах не представляют непосредственной опасности, если ширина их невелика, однако через такие трещины могут в арматуру попасть увлажненный воздух и агрессивные реагенты, вызывая коррозию металла.
Появление продольных трещин вдоль арматуры в сжатых элементах свидетельствует о разрушениях, связанных с потерей устойчивости (выпучиванием) продольной сжатой арматуры из-за недостаточного количества поперечной арматуры;
Рис. 6.3. Трещины вдоль продольной арматуры в сжатых элементах
Рис. 6.4. Трещины по всей высоте сечений элементов, изгибаемых в двух плоскостях
Рис. 6.5. Трещины в опорной части предварительно напряженного элемента
Рис. 6.6. Характерные повреждения силового происхождения в железобетонных фермах с нижним предварительно напряженным поясом
г) появление в изгибаемых элементах поперечной, практически перпендикулярной продольной оси элемента, трещины, проходящей через все сечение (рис. 6.4), может быть связано с воздействием дополнительного изгибающего момента в горизонтальной плоскости, перпендикулярной плоскости действия основного изгибающего момента (например, от горизонтальных сил, возникающих в подкрановых балках). Такой же характер имеют трещины в растянутых железобетонных элементах, но при этом трещины просматриваются на всех гранях элемента, опоясывают его;
д) трещины на опорных участках и торцах железобетонных конструкций.
Обнаруженные трещины у торцов предварительно напряженных элементов, ориентированные вдоль арматуры, указывают на нарушение анкеровки арматуры. Об этом же свидетельствуют и наклонные трещины в приопорных участках, пересекающие зону расположения предварительно напряженной арматуры и распространяющиеся на нижнюю грань края опоры (рис. 6.5);
6.1.7. Дефекты в виде трещин и отслоения бетона вдоль арматуры железобетонных элементов могут быть вызваны и коррозионным разрушением арматуры. В этих случаях происходит нарушение сцепления продольной и поперечной арматуры с бетоном. Нарушение сцепления арматуры с бетоном за счет коррозии можно установить простукиванием поверхности бетона (при этом прослушиваются пустоты).
Продольные трещины вдоль арматуры с нарушением сцепления ее с бетоном могут быть вызваны и температурными напряжениями при эксплуатации конструкций с систематическим нагревом свыше 300 °С или последствиях пожара.
В изгибаемых элементах, как правило, появлению трещин способствует увеличение прогибов и углов поворота. Недопустимыми (аварийными) можно считать прогибы изгибаемых элементов более 1/50 пролета при ширине раскрытия трещин в растянутой зоне более 0,5 мм. Значения предельно допустимых прогибов для железобетонных конструкций приведены в табл. 6.1.
6.1.8. Определение и оценку состояния лакокрасочных покрытий железобетонных конструкций следует производить по методике, изложенной в ГОСТ 6992-68. При этом фиксируются следующие основные виды повреждений: растрескивания и отслоения, которые характеризуются глубиной разрушения верхнего слоя (до грунтовки), пузыри и коррозионные очаги, характеризуемые размером очага (диаметром), мм. Площадь отдельных видов повреждений покрытия выражают ориентировочно в процентах по отношению ко всей окрашенной поверхности конструкции (элемента).
Таблица 6.1.
Значения предельно допустимых прогибов железобетонных конструкций
Элементы конструкций
Предельно допустимые прогибы
1. Подкрановые балки при кранах:
2. Перекрытия с плоским потолком и элементы покрытия (кроме указанных в поз. 4), при пролетах, м:
3. Перекрытия с ребристым потолком и элементы лестниц при пролетах, м:
4. Элементы покрытий сельскохозяйственных зданий производственного назначения при пролетах, м:
5. Навесные стеновые панели (при расчете из плоскости) при пролетах, м:
Примечание. При действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок прогиб балок и плит не должен превышать l /150 пролета и l /75 вылета консоли.
Эффективность защитных покрытий при воздействии на них агрессивной производственной среды определяется по состоянию бетона конструкций после удаления защитных покрытий.
6.1.9. В процессе визуальных обследований производится ориентировочная оценка прочности бетона. В этом случае можно использовать способ простукивания и руководствоваться данными, приведенными в табл. 2.2. Метод основан на простукивании поверхности конструкции молотком массой 0,4-0,8 кг непосредственно по очищенному растворному участку бетона или по зубилу, установленному перпендикулярно поверхности элемента. При этом для оценки прочности принимаются минимальные значения, полученные в результате не менее 10 ударов. Более звонкий звук при простукивании соответствует более прочному и плотному бетону. Для получения более достоверных данных о прочности бетона следует применять методы и приборы, приведенные в разделах 6.3-6.7.
6.1.10. При наличии увлажненных участков и поверхностных высолов на бетоне конструкций определяют величину этих участков и причину их появления.
6.1.11. Результаты визуального осмотра железобетонных конструкций фиксируют в виде карты дефектов, нанесенных на схематические планы или разрезы здания, или составляют таблицы дефектов с рекомендациями по классификации дефектов и повреждений с оценкой категории состояния конструкций.
6.1.12. Внешние признаки, характеризующие состояния железобетонных конструкций по четырем категориям состояний, приводятся в табл. II.1 Прил. II.
6.2. Определение степени коррозии бетона и арматуры
6.2.1. Для оценки характера коррозионного процесса и степени воздействия агрессивных сред различают три основных вида коррозии бетона.
К I виду относятся все процессы коррозии, которые возникают в бетоне при действии жидких сред (водных растворов), способных растворять компоненты цементного камня. Составные части цементного камня растворяются и выносятся из цементного камня.
Такой вид коррозии представляют процессы, возникающие при действии на бетон растворов кислот и некоторых солей.
К III виду коррозии относятся все те процессы коррозии бетона, в результате которых продукты реакции накапливаются и кристаллизируются в порах и капиллярах бетона. На определенной стадии развития этих процессов рост кристаллообразований способствует возникновению растущих по величине напряжений и деформаций в ограждающих стенах, а затем и разрушению структуры. К этому виду могут быть отнесены процессы коррозии при действии сульфатов, связанные с накоплением и ростом кристаллов гидросульфоалюминита, гипса и др.
6.2.2. Разрушение бетона в конструкциях при их эксплуатации происходит под воздействием многих химических и физико-механических факторов. К ним относятся неоднородность бетона, повышенные напряжения в материале различного происхождения, приводящие к микроразрывам в материале, попеременное увлажнение и высушивание, периодические замораживания и оттаивания, резкие перепады температур, воздействие солей и кислот, выщелачивание, нарушение контактов между цементным камнем и заполнителями, коррозия стальной арматуры, разрушение заполнителей под воздействием щелочей цемента.
Сложность изучения процессов и факторов, обуславливающих разрушения бетона и железобетона, объясняется тем, что в зависимости от условий эксплуатации и срока службы конструкций одновременно действует очень много факторов, приводящих к изменениям структуры и свойств материалов.
6.3.3. Для большинства конструкций, соприкасающихся с воздухом, карбонизация является характерным процессом, который ослабляет защитные свойства бетона. Карбонизацию бетона может вызвать не только углекислый газ, имеющийся в воздухе, но и другие кислые газы, содержащиеся в промышленной атмосфере. В процессе карбонизации углекислый газ воздуха проникает в поры и капилляры бетона, растворяется в перовой жидкости и реагирует с гидроалюминатом окиси кальция, образуя слаборастворимый карбонат кальция. Карбонизация снижает щелочность содержащейся в бетоне влаги, что способствует снижению так называемого пассивирующего (защитного) действия щелочных сред и коррозии арматуры в бетоне.
6.2.4. Для определения степени коррозионного разрушения бетона (степени карбонизации, состава новообразований, структурных нарушений бетона) используются физико-химические методы.
Исследование химического состава новообразований, возникших в бетоне под действием агрессивной среды, производится с помощью дифференциально-термического и рентгено-структурного методов, выполняемых в лабораторных условиях на образцах, отобранных из эксплуатируемых конструкций [I-34].
Изучение структурных изменений бетона производится с помощью ручной лупы, дающей небольшое увеличение. Такой осмотр позволяет изучить поверхность образца, выявить наличие крупных пор, трещин и других дефектов.
С помощью микроскопического метода можно выявить взаимное расположение и характер сцепления цементного камня и зерен заполнителя; состояние контакта между бетоном и арматурой; форму, размер и количество пор; размер и направление трещин.
6.2.5. Определение глубины карбонизации бетона производят по изменению величины водородного показателя рН.
В случае если бетон сухой, смачивают поверхность скола чистой водой, которой должно быть столько, чтобы на поверхности бетона не образовалась видимая пленка влаги. Избыток воды удаляют чистой фильтровальной бумагой. Влажный и воздушно-сухой бетон увлажнения не требует.
На скол бетона с помощью капельницы или пипетки наносят 0,1%-ый раствор фенолфталеина в этиловом спирте. При изменении рН от 8,3 до 14 окраска индикатора изменяется от бесцветной до ярко-малиновой. Свежий излом образца бетона в карбонизированной зоне после нанесения на него раствора фенолфталеина имеет серый цвет, а в некарбонизированной зоне приобретает ярко-малиновую окраску.
Примерно через минуту после нанесения индикатора измеряют линейкой с точностью до 0,5 мм расстояние от поверхности образца до границы ярко окрашенной зоны в направлении, нормальном к поверхности. Измеренная величина есть глубина карбонизации бетона. В бетонах с равномерной структурой пор граница ярко окрашенной зоны расположена обычно параллельно наружной поверхности. В бетонах с неравномерной структурой пор граница карбонизации может быть извилистой. В этом случае необходимо измерять максимальную и среднюю глубину карбонизации бетона.
Для эксплуатируемых конструкций очень трудно определить, сколько и каких химических элементов осталось в поверхностном слое и способны ли они дальше продолжать свое разрушающее действие. Оценивая опасность коррозии бетонных и железобетонных конструкций, необходимо знать характеристики бетона: его плотность, пористость количество пустот и др. При обследовании технического состояния конструкций эти характеристики должны находиться в центре внимания обследователя.
Процессы коррозии железобетонных конструкций и методы защиты от нее очень сложны и разнообразны. Они рассматриваются в специальной литературе, например в [I-1, I-34] и др.
6.2.7. Разрушение арматуры в бетоне обусловлено потерей защитных свойств бетона и доступом к ней влаги, кислорода воздуха или кислотообразующих газов. Коррозия арматуры в бетоне является электрохимическим процессом. Поскольку арматурная сталь неоднородна по структуре, как и контактирующая с ней среда, создаются все условия для протекания электрохимической коррозии.
Коррозия арматуры в бетоне возникает при уменьшении щелочности окружающего арматуру электролита до рН, равного или меньше 12, при карбонизации или коррозии бетона.
6.2.8. При оценке технического состояния арматуры и закладных деталей, пораженных коррозией, прежде всего необходимо установить вид коррозии и участки поражения. После определения вида коррозии необходимо установить источники воздействия и причины коррозии арматуры (см. разд. 8 «Пособия»).
6.2.9. Толщина продуктов коррозии определяется микрометром или с помощью приборов, которыми замеряют толщину немагнитных противокоррозионных покрытий на стали (например, ИТП-1, МТ-30Н и др.).
Для арматуры периодического профиля следует отмечать остаточную выраженность рифов после зачистки.
В местах, где продукты коррозии стали хорошо сохраняться, можно по их толщине ориентировочно судить о глубине коррозии по соотношению
6.2.10. Выявление состояния арматуры элементов железобетонных конструкций производится путем удаления защитного слоя бетона с обнажением рабочей и монтажной арматуры.
Обнажение арматуры производится в местах наибольшего ее ослабления коррозией, которые выявляются по отслоению защитного слоя бетона и образованию трещин и пятен ржавой окраски, расположенных вдоль стержней арматуры.
Диаметр арматуры измеряется штангенциркулем или микрометром.
В местах, где арматура подвергалась интенсивной коррозии, вызвавшей отпадание защитного слоя, производится тщательная зачистка ее от ржавчины до появления металлического блеска.
6.2.11. Степень коррозии арматуры оценивается по следующим признакам [I-1]: характеру коррозии, цвету, плотности продуктов коррозии, площади пораженной поверхности, площади поперечного сечения арматуры, глубине коррозионных поражений.
При язвенной коррозии рекомендуется вырезать куски арматуры, ржавчину удалить травлением (погружая арматуру в 10%-ный раствор соляной кислоты, содержащий 1% ингибитора-уротропина) с последующей промывкой водой. Затем арматуру необходимо погрузить на 5 мин. в насыщенный раствор нитрата натрия, вынуть и протереть. Глубину язв измеряют индикатором с иглой, укрепленной на штативе (рис. 8.5).
Глубину коррозии определяют по показанию стрелки индикатора как разность показания у края и дна коррозионной язвы.
6.2.12. При выявлении участков конструкций с повышенным коррозионным износом, связанным с местным (сосредоточенным) воздействием агрессивных факторов, рекомендуется в первую очередь обращать внимание на следующие элементы и узлы конструкций:
опорные узлы стропильных и подстропильных ферм, вблизи которых расположены водоприемные воронки внутреннего водостока;
верхние пояса ферм в узлах присоединения к ним аэрационных фонарей, стоек ветробойных щитов;
верхние пояса подстропильных ферм, вдоль которых расположены ендовы кровель;
опорные узлы ферм, находящиеся внутри кирпичных стен;
верхние части колонн, находящиеся внутри кирпичных стен;
низ и базы колонн, расположенные на уровне или ниже уровня пола, в особенности при мокрой уборке в помещении (гидросмыве);
участки колонн многоэтажных зданий, проходящие через перекрытие, в особенности при мокрой уборке пыли в помещении;
участки плит покрытия, расположенные вдоль ендов, у воронок внутреннего водостока, у наружного остекления и торцов фонарей, у торцов здания.