Дефекты конструкций и приемы устранения дефектов

Виды трещин и других дефектов в бетоне

Трещины появляются на крупных и небольших строительных объектах, подвергающихся усиленным нагрузкам или разрушающихся под собственным весом, расположенных в умеренных или экстремальных климатических условиях. Дефекты классифицируют по нескольким признакам:

Сквозные и поверхностные, которые могут быть глубокими и неглубокими.
По ширине – трещины в бетоне могут быть волосяными (до 1 мм), средними (1-10 мм), широкими массированными (свыше 10 мм).
По отношению к арматуре – с ее частичным или полным обнажением либо без обнажения арматурных стержней. Последний вариант возможен, если дефекты расположены по краям конструкции или между арматурными элементами.
По расположению – локальные, по всей поверхности, на краях и углах.
По времени появления – первичные трещины, образованные при гидратации или во время усадочных процессов в бетоне, и вторичные, которые возникли во время эксплуатации.
По воздействию на целостность объекта – не оказывающие влияния, уменьшающие прочность (5-50%), разрушающие (падение уровня прочности конструкции превышает 50%).

Выбор технологии заливки зависит от размера и характера трещин в бетоне.

Это интересно: Способы усиления перекрытий — объясняем по полочкам

Причины появления трещин

Причин появления трещин в стенах из газобетонных блоков несколько:

Во-первых, это некачественный строительный материал. Поэтому в H+H настоятельно рекомендуют при покупке газобетонных блоков отдавать предпочтение материалу, имеющему на каждой единице упаковки подробную этикетку (см. пример на фото 1), паспорт качества на конкретную партию и сертификаты соответствия. Продукция без указанных документов – это явный признак некондиционной продукции, поэтому продукция без фабричной упаковки должна стать поводом для сомнений.
Во-вторых, причиной появления трещин может стать и подготовка основания под фундамент, а также конструкция самого фундамента. Недооценка или, наоборот, переоценка возможностей грунта грозят серьезными деформациями, что в свою очередь, и может привести к возникновению трещин.
В-третьих, усадочные трещины в кладке возможны из-за годовых колебаний температуры наружного воздуха и изменения влажности материала стен.

Причины возникновения

Прежде чем приступать к процессу заделывания или ремонту существующих трещин в бетоне, необходимо выяснить основные причины их образования, которые по практическим соображениям условно разделяют на три основные категории и виды:

Схема деформационного шва бетонной стяжки.

Конструктивные – оказывают неблагоприятное воздействие на несущие способности конструкции и могут быть вызваны: перегрузками при изменении условий эксплуатации, допущенными ошибками в проектировании и методах строительства, недостатками применяемых строительных материалов, непредвиденными ситуациями (ударами и взрывами и др.).
Образования в результате пожара, как правило, сопровождаются расслоением бетона.
Неконструктивные – разделяются на несколько видов:

образованные при преждевременной пластичной усадке – появляются вскоре после укладки.Они представляют собой волосные прямые линии длиной в среднем 50-750 мм и располагаются перпендикулярно арматуре;
температурно-усадочные в раннем возрасте (усадочные трещины при свежем бетоне) – появляются после снятия опалубки, а при отсутствии опалубки – через 48 часов после укладки.
Довольно часто они остаются незаметными в течение нескольких дней и даже недель. Вызываются резким обезвоживанием слоя в результате низкой влажности, воздействия солнца, ветра и разницы температурных показателей и воздуха.
Деформации в ширине могут достигать нескольких миллиметров (при неблагоприятных условиях – нескольких сантиметров), а глубина в целом незначительная;
коррозийные трещины арматуры и усадочные при высыхании – поверхностные повреждения свыше 1 мм. Проявляются спустя несколько недель или месяцев после окончания бетонирования.

Большинство образующихся деформаций обычно относятся к неконструктивным и вызываются неудовлетворительным качеством материала или же недостаточностью толщины защитного слоя арматуры.

К тому же усадочные трещины в бетоне могут появляться как на фундаменте, так и на стенах здания.

В зависимости от этого, существуют разные способы ремонтных работ по заделке усадочных вариантов.

Это интересно: Способы упрочнения бетонного пола — теория и практика

Причины появления трещин в ЖБИ

Прежде всего, стоит отметить, что появившиеся в железобетоне трещины еще не говорят о том, что само строение разрушается. Понять, насколько серьезна проблема, можно лишь на основании изучения места расположения дефекта, момента его возникновения, ширины и других важных факторов. Каждый случай изучается индивидуально и как для выяснения причины произошедшего, так и для нахождения способа ее дальнейшего устранения. При этом самыми распространенными причинами образования трещин в ЖБИ являются такие:

Невыполнение той толщины слоя бетона, которая рекомендуется стандартами.
Длительно находящаяся на высоких показателях температура окружающей среды.
Нарушения при работе с пластификаторами.
Недочеты при создании проектной документации.
Нарушения в процессе усиления бетонной конструкции металлом.
Аварийные ситуации, воздействие стихии.

Трещина на железобетонной конструкции Нередко происходит так, что трещины в железобетонных конструкциях появляются из-за их высыхания, потому что в процессе этого бетон сжимается. К сожалению, это почти не поддается контролю, особенно если работа с ЖБИ ведется прямо на открытом воздухе.

Ремонт трещин в бетоне

Ширина раскрытия трещин в бетоне регламентирована действующим нормативным документом СНиП 52-01-2003. Трещины в бетоне снип допускает в следующих пределах:

Исходя из условия сохранности армирования: до 0,3 мм при продолжительном раскрытии и до 0,4 мм при непродолжительном раскрытии.
Исходя из условия проницаемости бетона: до 0,2 мм при продолжительном раскрытии и до 0,3 мм при непродолжительном раскрытии.
Для масштабных гидротехнических сооружений: до 0,5 мм.

Волосяные трещины в бетоне, который уже схватился и затвердел можно устранить металлической щеткой. Заделку трещин в бетоне, который еще не начал схватываться и твердеть, можно двумя способами: дополнительной вибрацией до устранения повреждений, либо использовать цементно–песчаный раствор, приготовленный в соотношении 1 часть портландцемента, 3 части песка (раствор втирают в дефекты мастерком или шпателем).

В каких конструкциях образования трещин не допускается?

железобетонные конструкции, которые находятся под давлением жидкостей и газов, т.е. те, которые должны обеспечивать непроницаемость и герметичность;
конструкции с повышенными сроками долговечности;
конструкции, подвергающиеся сильным агрессивным воздействиям внешней среды (в условиях эксплуатации железобетонной конструкции в жилище среда считается неагрессивной).

Правила обследования трещин

При затруднении в определении допустимости данных трещин, необходимо выполнить целый ряд мероприятий для определения характера появления.

Прежде всего, необходимо определить положение, форму, направление, длину, ширину и глубину раскрытия трещин. Ширину раскрытия трещин определяют с помощью микроскопов МПБ-2, МИР-2, лупой Бринелля или другими приборами, у которых точность измерения не ниже 0,1 мм.

Глубина трещин определяется с помощью игл, проволочных щупов или с помощью ультразвуковых приборов, например бетон-3М, УКБ-1М, УК-10П и др.

Далее необходимо определить развивается или нет трещина. Для этого, используют гипсовые или цементно-песчаные маяки, которые устанавливаются в местах максимального раскрытия трещин. Если трещина дальше развивается, на маяке образовываются продольные трещины. Конец трещины фиксируют поперечными штрихами и отметкой даты измерения. Расположение трещин наносят на чертежи общего вида, где обязательно отмечают номер и дату установки маяков. Периодически трещины и поставленные маяки осматриваются, и результаты осмотра заносятся в акт обследования конструкции. По результатам осмотра судят об опасности, точной причине возникновении трещины.

Приборы для измерения раскрытия трещин: а) отсчетный микроскоп МПБ-2 и лупа Бринелля

Приборы для измерения раскрытия трещин: б) измерение ширины раскрытия трещины лупой; в) – щуп: 1 — трещина; 2 – деление шкалы лупы

В спорных ситуациях, при обнаружении трещин в железобетонных элементах следует обращаться к экспертам по строительным конструкциям с целью оценки технического состояния конструкций и составления экспертного заключения, в котором должны отражаться: причины, характер и допустимость выявленных трещин.

Вас консультировали эксперты GIDproekt

Конев Александр Анатольевич

Исмагилов Андрей Олегович

Защита и профилактика при бетонировании, средства и методы

Чтобы не трескался бетон, застывающую смесь необходимо защитить от внешних воздействий до полного отверждения и достижения марочной прочности. Для этого специалисты рекомендуют:

сделать пластическую усадку смеси минимальной;
обеспечить отсутствие воздействий, снижающих прочность и долговечность состава.

При этом по нормативным документам приемлемыми сроками начала работ с бетонированным объектам считаются такие, при которых достигнута 100% марочная прочность, а снятие опалубки предполагается после достижения 70% готовности состава.

Мероприятия по уменьшению пластической усадки бетона

тщательный подбор процентного состава смеси с учетом условий эксплуатации;
виброуплотнение, в том числе повторное при необходимости. Предпочтение следует отдавать машинному варианту, поскольку ручной не дает необходимой гарантии отсутствия полостей и правильного распределения объема по пространству опалубки.

Уход за бетоном в процессе отверждения

Чтобы не возникало проблемы «трескается бетон при высыхании», важно также обеспечить уход за смесью в процессе отверждения

Защита бетона на улице от избыточной сухости и ветра, суточных и длительных перепадов температуры. Для этого используют, в зависимости от температуры воздуха, такие меры – укрывание пленкой, увлажнение бетона и опалубки, поддержание тонкого слоя воды поверх залитой смеси, теплоизоляцию массива.
Защита бетона от разрушения (механических и химических повреждений) до набора расчетной прочности. С этой целью опалубка может быть закрыта сверху щитами поверх пленки или термоизоляции.

Полимерные покрытие для бетона в процессе отверждения (пленка) укладываются по возможности цельным полотном или с нахлестом кусков не мене 30 см и проклейкой швов.

Причины возникновения дефектов

Изготовление конструкций из бетона и железобетона нормируют СП 27.13330.2017 и 63.13330.2012. В них содержатся основные рекомендации по расчету и производству элементов, проведению монолитных или монтажных работ.

При несоблюдении технологии на строительных площадках, неправильно подобранном составе бетонной смеси, неучтенных в расчете нагрузках и условиях работы конструкций возникают:

изменения геометрических форм и сечений конструкций;
разрушения покрытий;
коррозия материала;
трещины, отколы;
деформации, прогибы;
нарушение сцепления, разрывы, коррозия арматуры.

Характерный признак разрушения — трещины. Определение причины их появления и степени раскрытия позволит подобрать правильную методику и восстановить бетонную конструкцию, продлить срок службы.

Разрушению бетона сопутствуют:

усадочные, температурные, технологические трещины, появившиеся до эксплуатации в результате неправильного изготовления, транспортировки, монтажа элементов или заливки монолита;
эксплуатационные трещины от температурных воздействий, неправильного устройства деформационных швов, неравномерной осадки или замачивания грунтов, рытья котлованов вблизи фундаментов, динамических вибрационных нагрузок, превышения расчетной несущей способности при надстройках.

Трещины могут быть продольными и поперечными в зависимости от характера повреждающей нагрузки.

Дефекты поверхности возникают в результате:

химической коррозии, при которой взаимодействие частиц бетона с агрессивными веществами происходит без участия электролитов, не сопровождается электрическими токами;
электрохимической коррозии в присутствии растворов солей и щелочей с возникновением электротока.

Нарушения ферм

Стропильные фермы обладают характерной особенностью работать на сжатие, обеспечивая устойчивость, жесткость покрытия. Соединенные элементы способствуют возникновению концентрации различного по характеру напряжения: растягивающего, сжимающего, касательного. Большая концентрация способствует возникновению в местах соединения нарушений. Растягивающее напряжение грозит сквозной вертикальной трещиной, сжимающее напряжение – несквозной горизонтальной.

Ряд причин влияющих на деформацию:

низкое качества бетон;
неправильное расположение поперечной арматуры;
смещение металлического каркаса.

Усадка твердеющего бетона

Усадка твердеющего бетона происходит в период структурообразования бетона (в молодом бетоне) вследствие контракционной усадки.

Усадка твердеющего бетона, по сути, это усадка цементного камня. Начинается она после нескольких часов раннего твердения. Весьма значительная часть контракционной усадки развивается в молодом возрасте бетона, (примерно в пределах 7-10 суток). Практически вся усадка твердеющего бетона заканчивается к 28 суткам, при достижении бетоном марочной прочности.

Контракционная усадка

Контракционная усадка (химическая усадка, chemical shrinkage, autogenous shrinkage) – усадка в результате происходящих в цементном камне химических процессов взаимодействия исходных материалов. Происходит вследствие того, что портландцемент взаимодействует с водой (это явление называется гидратацией).

Гидратация цемента – химическая реакция цемента с водой с образованием кристаллогидратов. В процессе гидратации жидкий или пластичный цементный клей (цемент + вода) превращается в цементный камень. Первая стадия этого процесса называется загустеванием или схватыванием, вторая – упрочнением или твердением.

Вследствие гидратации образующиеся новые вещества (цементный камень) в объеме оказываются меньше, чем изначальные объемы портландцемента и воды, вместе взятых (цементного теста). Это уменьшение в объеме приводит к тому, что в структуре бетона возникает так называемая контракционная пористость, которая имеет положительный эффект для морозостойкости бетона и появляется контракционная усадка – отрицательное свойство бетона.

Происходит это следующим образом:

При затворении цемента водой из поверхностных слоев цементных зерен образуется рыхлая масса – коллоид, так называемый гель, склеивающий зерна цемента или же зерна песка и щебня. С образованием геля цементное тесто начинает густеть и терять пластичность. Этот процесс называется схватыванием.

Одновременно с твердением масса геля уплотняется. Количество воды в геле уменьшается, причем при твердении на воздухе испарение воды с поверхности тела значительно влияет на процесс твердения, ускоряя его в тех слоях, которые расположены ближе к наружной поверхности конструкции.

Но основная причина уменьшения воды в геле, сопровождающаяся его затвердением, заключается не в высыхании или испарении, а в так называемом «внутреннем отсасывании». Это значит, что еще неразложенные зерна цемента постепенно начинают гидратизироваться и, отсасывая воду из ранее образовавшегося геля, образуют новые массы геля. Таким образом коллоид геля постепенно обезвоживается, сжимается, твердеет и подобно обычному столярному клею значительно уменьшается в объеме и превращается в твердое тело, обладающее значительной прочностью – в цементный камень.

Это уменьшение объема, называемое «собственно усадкой бетона», является неизбежным спутником твердения цемента, независимо от того твердеет ли бетон на воздухе или в воде.

Отсасывание воды из окружающего геля продолжается до тех пор, пока зерна цемента не войдут полностью в реакцию. В цементе, измоломот не очень тонко, для этого требуются десятки лет, а в связи с этим длительно протекает и усадка бетона.

Как избежать усадки цементного камня?

Полностью избежать усадки цементного камня невозможно, так как продукты гидратации меньше объема исходных материалов. Исключение составляют лишь усадочные и расширяющиеся цементы.

Линейное изменение размеров при контракционной усадке составляет 1 мм на 1 м и в строительстве малоэтажных зданий обычно не учитывается.

Способы защиты от усадочного трещинообразования

Для того, чтобы не допустить усадочные трещины в бетоне, необходимо снизить усадку цементного камня, исключить пересыхание поверхностного слоя бетона, а для случая с массивными конструкциями – замедлить твердение. Подробнее об этом можно прочитать в статье “Уход за бетоном после бетонирования“.

Уменьшить величину усадки можно, если правильно подобрать параметры бетонной смеси, прежде всего ее подвижность, в то же время снизив водоцементное отношение.

Чтобы обеспечить необходимую подвижность бетонной смеси, особенно это касается смеси марки П3 и выше по удобоукладываемости, бетоны должны изготавливаться с обязательным применением водоредуцирующих добавок – пластификаторов. Пластификаторы и суперпластификаторы – это тот механизм, который позволяет получать высокоподвижные бетонные смеси и убирают проблемы с трещинами в бетоне

Кроме пластификаторов очень важно подобрать рецептуру, соотношение компонентов, чтобы было достаточно растворной части

При сравнении бетонной смеси подвижностью П4 с применением суперпластификатора и без него:

– величина усадки через 7 суток твердения без пластификатора составила 2 см на 1 метр, что составляет 2%.

– при добавлении суперпластификатора величина усадки через 7 суток твердения составила 0,2 см на 1 м, что составляет 0,2%.

Еще один способ, позволяющий избежать усадочные трещины – вовлечение в бетон 4,5 ±1,5% воздуха (применение воздухововлекающей добавки – например, аэропласта). Воздушный пузырек в структуре цементного камня является ловушкой для развивающейся трещины. Как только трещина входит в пузырек, она останавливается. Дозировка воздухововлекающих добавок для тяжелых бетонов – 0,03÷ 0,15% от веса цемента в пересчете на сухое вещество, воздухововлечение – от 2 до 6%.

Не допустить пересыхание поверхностного слоя бетона можно за счет ряда технологических мер. Для получения бетона хорошего качества необходимо создать летом влажную, а зимой теплую и влажную среду для его твердения. После укладки бетонной смеси в летнее время ее поверхность должна быть защищена от высыхания, а в первые часы твердения и от дождя.

Для этой цели горизонтальные поверхности по окончании бетонирования укрывают влагоемкими материалами: слоем песка толщиной не менее 5 см, соломенными матами, опилками, рогожей, которые все время увлажняют. Можно для этих целей использовать полиэтиленовую пленку, покрывая ею бетонную поверхность после очередного полива.

Вертикальные стенки фундамента в первые дни защищает от высыхания опалубка, но ее также нужно увлажнять. После снятия опалубки боковые стенки фундамента следует поливать также, как и горизонтальную поверхность.

Срок поливки бетона: при температуре наружного воздуха выше 15ºС – не менее 15 дней; при температуре от 10 до 15ºС – не менее 10 дней. При более низкой температуре сроки поливки бетона устанавливаются на месте производства работ.

Самым простым является метод обработки конструкции пленкообразующим составом.

Для замедления процесса гидратации используются специальные добавки-замедлители. Без замедлителя процесс твердения идет более интенсивно, соответственно, более интенсивно идут усадочные процессы. Что в свою очередь ведет к повышенному трещинообразованию.

Виды и причины трещин в стенах

Стеновые трещины можно классифицировать разделением их на группы:

По причине: усадочные, деформационные, температурные, конструктивные, а также возникшие вследствие износа или выветривания стен.

По разрушению: срез, раздавливание и разрыв.

По направлению: наклонные, вертикальные и горизонтальные.

По очертанию: криволинейные, прямые и замкнутые (не захватывающие края стен).

По глубине: сквозные и поверхностные трещины.

По степени риска: опасные и не опасные.

По времени: стабильные и нестабильные трещины.

Кавабанга! Газобетон или кирпич

По размерам раскрытия: крупные — более 1 мм, мелкие — до 0,3 мм, волосяные — до 0,1 мм, развитые — до 0,5 мм.

Трещины в бетоне

Бетон трескается по различным технологическим и эксплуатационным причинам.

Разновидности

В зависимости от происхождения различают такие типы трещин:

Конструктивные. В таких случаях бетон трескается при высыхании из-за повышенных нагрузок, возникающих вследствие ошибок проектирования, применения некачественных или неподходящих марок цемента, несоблюдения правил эксплуатации постройки и пр.
Неконструктивные. Нарушения технологии заливки и сушки, неблагоприятные условия кристаллизации бетонной массы после заливки способствуют появлению такого типа трещин.
Возникающие вследствие пожаров. Под воздействием высоких температур застывшая масса начинает расслаиваться из-за расширения металлической арматуры и разницы между внутренними и внешними слоями бетонной массы.

Неконструктивные трещины, в свою очередь, делятся на такие типы:

Последствия пластичной усадки. Возникают из-за высокой скорости сушки бетона в процессе заливки, внешне почти незаметны, имеют толщину в несколько микрон, длину до 750 мм.
Следствия температурной усадки. При высокой температуре воздуха бетон кристаллизуется с появлением сильных напряжений, которые разрушают верхний слой. Разрыв происходит снаружи внутрь. Такой дефект может иметь ширину от десятых долей миллиметра до нескольких сантиметров.
Коррозия. Такие трещины на бетоне при высыхании появляются из-за ржавления арматурных прутков, которые расположены близко к поверхности. Проявляются через несколько месяцев после начала эксплуатации, возникают по причине нарушений в технологии заливки или подборе неправильной схемы армирования стены.

Определение причин растрескивания бетона позволяет подобрать оптимальные меры по устранению дефектов.

Причины возникновения

Есть ряд причин, почему появились трещины на бетоне при высыхании:

Просадка или вспучивание почвы.
Повышенная влажность грунта, из-за которой он поднимается.
Сжатие почвы, вызванное работой дренажных систем.
Несоблюдение правил монтажа опалубки или ошибки расчетов (оптимальное сечение, точки расположения стальных стержней и пр.).
Преждевременные нагрузки на бетонную массу, до того, как она не достигла эксплуатационной прочности.
Некачественное уплотнение, при котором в бетонном массиве образуются воздушные полости.
Раскрытие трещин после высыхания иногда возникает из-за не выдерживания нужного времени при приготовлении раствора.
Сильная коррозия арматурных прутков, которые находятся внутри монолитной массы.
Усадочные процессы и температурные воздействия, которые протекают на начальном и завершающем этапе затвердевания бетонного раствора.
Катаклизмы, техногенные катастрофы.

Внешние факторы, из-за которых трескается бетон после заливки, связаны с такими процессами, как изгиб, образующийся перпендикулярно к арматурным пруткам. При изгибе следы деформации начинаются на максимально выгибающемся участке и сходят на нет там, где заканчиваются такие нагрузки.

Причинами, почему трескается бетон при высыхании, могут быть сдвиги, действующие по диагонали к продольным осям арматуры. Напряжения, которые растягивают конструкцию, вызывают деформации, возникающие по оси стержня или параллельно ему. Если при установке арматурной сетки перед заливкой были допущены нарушения, то по углам ленточного фундамента может происходить отслоение защитного слоя.

Щели в балках

Характерные трещины в балке: 1 – нормальные трещины в зоне максимального изгибающего момента; 2 – наклонные трещины в зоне максимальной поперечной силы; 3 – трещины и раздробление бетона, в сжатой зоне элемента

Трещинам, возникшим в местах укладки балок, уделяют особое внимание. Упрощенное соединение стропильной конструкции грозит возможным защемлением опор, что в совокупности с давлением плит приводит к образованию отверстий

Явление редкое, но восстановлению не подлежит.

Строительная конструкция под воздействием вертикальных или горизонтальных трещин в балках разрушается. Выделяют несколько причин такой проблемы. Первая – усадочное напряжение, вызванное недостаточно сильным защитным слоем. Плохое качество материала, нарушение температурного режима при термообработке – причины проблем с балкой.

Усадочная щель небольшая, но через нее проходит воздух, газы, вызывающие коррозию металла. Ржавчина – большая проблема усадочных дефектов, она распирает бетон, расширяя отверстия. Вторая причина – коррозия, вызвана не под влиянием пара. Возникает под воздействием химических соединений, входящих в состав бетона. Степень опасности зависит от степени развития коррозии. Третья причина – раскол балки. Особенно опасно нахождение раскола на конце конструкции, снижается опорная функция элементов.

Уход за восстановленным покрытием

Если ремонтные работы производились в теплую погоду, восстановленный участок необходимо увлажнить, а затем накрыть пленкой или мокрой плотной тканью. Можно использовать специальный пленкообразующий состав. Увлажнение отремонтированной поверхности увеличивает прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, а также предотвращает последующее растрескивание бетона.

В мороз нужно избежать быстрой потери влаги и тепла отремонтированного покрытия. Увлажнять поверхность не требуется, ее необходимо накрыть влагонепроницаемым материалом, а сверху положить теплоизоляционный материал или ветошь.

Нарушения ферм

Ряд причин влияющих на деформацию:

низкое качества бетон;
неправильное расположение поперечной арматуры;
смещение металлического каркаса.