При планировании ремонта трещин в бетоне важно сначала оценить трещины в бетоне, чтобы определить их расположение и протяженность. Следует определить, свидетельствуют ли обнаруженные трещины о текущих или будущих структурных проблемах, принимая во внимание настоящие и предполагаемые будущие условия нагрузки.
Причина появления трещин должна быть установлена до начала ремонтных работ. Следует изучить чертежи, спецификации, а также записи о строительстве и техническом обслуживании. Если эти документы, наряду с наблюдениями на месте, не дают необходимой информации, следует провести полевое исследование и структурный анализ, прежде чем приступать к ремонту. Здесь рассматриваются причины возникновения трещин.
Детальная оценка наблюдаемых трещин может определить, какая из этих причин применима в конкретной ситуации. Трещины необходимо ремонтировать, если они снижают прочность, жесткость или долговечность конструкции до неприемлемого уровня, или если функция конструкции серьезно нарушена.
В некоторых случаях, например, при наличии трещин в водоподпорных сооружениях, необходимость ремонта определяется функцией сооружения, даже если прочность, жесткость или внешний вид существенно не пострадали. Трещины в дорожном покрытии и плитах могут потребовать ремонта для предотвращения отколов краев, миграции воды в подстилающий слой или для передачи нагрузки. Кроме того, может потребоваться ремонт, улучшающий внешний вид поверхности бетонной конструкции.
Определение местоположения и протяженности трещин в бетоне
Расположение и степень трещин, а также информация об общем состоянии бетона в конструкции могут быть определены путем прямых и косвенных наблюдений, неразрушающих и разрушающих испытаний, а также испытаний кернов, взятых из конструкции. Информация также может быть получена из чертежей и записей о строительстве и техническом обслуживании.
Прямое и косвенное наблюдение за трещинами в бетоне
Расположение и ширина трещин должны быть отмечены на эскизе конструкции. Для точного определения местоположения трещин на эскизе может быть полезна сетка, нанесенная на поверхность конструкции. Ширина трещин может быть измерена с точностью до 0,001 дюйма (0,025 мм) с помощью компаратора трещин, который представляет собой небольшой ручной микроскоп со шкалой на объективе, расположенном ближе всего к рассматриваемой поверхности (рис. 1).
Компаратор для измерения ширины трещин в бетоне
Движение трещин можно контролировать с помощью механических индикаторов движения, типы которых показаны на рис. 1. 2.2. Индикатор, или монитор трещины, показанный на рис. 2.2 (а), дает прямое показание смещения и вращения трещины. Индикатор на рис. 2.2 (б) (Stratton et al. 1978) усиливает движение трещины (в данном случае в 50 раз) и указывает максимальный диапазон движения в течение периода измерения.
Мониторинг движения трещин в бетоне
Зарисовки могут быть дополнены фотографиями, документирующими состояние конструкции на момент исследования. Руководство по проведению обследования состояния бетона в процессе эксплуатации приведено в ACI 201.1R, ACI 201.3R, ACI 207.3R, ACI 345.1R и ACI 546.1R.
Неразрушающий контроль для определения трещин в бетоне
Неразрушающие испытания могут быть проведены для определения наличия внутренних трещин и пустот, а также глубины проникновения трещин, видимых на поверхности.
Простукивание поверхности молотком или использование цепной тяги – простые методы выявления ламинарных трещин вблизи поверхности. Полый звук указывает на одну или несколько трещин, расположенных ниже и параллельно поверхности.
Наличие арматуры можно определить с помощью пахометра (рис. 3) (Malhotra 1976). Имеется ряд пахометров, возможности которых варьируются от простого определения наличия стали до тех, которые могут быть откалиброваны, чтобы позволить опытному пользователю более точно определить глубину и размер арматуры.
В некоторых случаях, однако, может потребоваться удаление бетонного покрытия (часто путем сверления или раскалывания) для определения размеров стержней или измерения покрытия, особенно в местах скопления арматуры.
Пахометр – локатор арматурных стержней в бетоне
Если предполагаемой причиной образования трещин является коррозия, самый простой подход к исследованию коррозии заключается в удалении части бетона для непосредственного наблюдения за сталью.
Коррозионный потенциал может быть определен путем измерения электрического потенциала с использованием подходящего эталонного полуэлемента. Наиболее часто используется медно-сульфатный полуэлемент (ASTM C 876; Clear and Hay 1973); его использование также требует доступа к части арматурной стали. При наличии должным образом обученного персонала и тщательной оценки можно обнаружить трещины с помощью ультразвукового оборудования для неразрушающего контроля (ASTM C 597).
Наиболее распространенным методом является сквозное испытание с использованием имеющегося в продаже оборудования (Malhotra and Carino 1991; Knab et al. 1983). Механический импульс передается на одну грань бетонного элемента и принимается на противоположной грани, как показано на рис. 4.
Время, необходимое для прохождения импульса через элемент, измеряется электронным способом. Если известно расстояние между передающим и принимающим датчиками, можно рассчитать скорость импульса. Если доступ к противоположным граням невозможен, датчики могут быть расположены на одной грани [рис. 4(a)].
Хотя такая техника возможна, интерпретация результатов не является однозначной. Значительное изменение измеренной скорости импульса может произойти, если внутренний разрыв приводит к увеличению длины пути для сигнала.
Как правило, чем выше скорость импульса, тем выше качество бетона. Интерпретация результатов испытаний на скорость импульса значительно улучшается при использовании осциллографа, который обеспечивает визуальное представление полученного сигнала [рис. 4(b)].
Ультразвуковые испытания трещин в бетоне
Испытания на бетонных кернах для оценки трещин в бетоне
Значительная информация может быть получена с помощью кернов, взятых из выбранных мест конструкции. Керны и отверстия в кернах позволяют точно измерить ширину и глубину трещин. Кроме того, показатель качества бетона может быть получен в результате испытаний на прочность при сжатии; однако керны, содержащие трещины, не должны использоваться для определения прочности бетона.
Ультразвуковое оборудование должно эксплуатироваться обученным специалистом, а результаты должны оцениваться с осторожностью опытным специалистом, поскольку влага, арматурная сталь и заделанные элементы могут повлиять на результаты. Например, при полностью насыщенных трещинах ультразвуковые испытания, как правило, неэффективны.
В некоторых случаях трудно отличить группу близких трещин от одной большой трещины. Альтернативой сквозному испытанию является метод импульсного эхо, при котором простой преобразователь используется для передачи и приема ультразвуковых волн.
Было трудно разработать практическое импульсно-эховое испытание для бетона. Петрографические исследования растрескавшегося бетона позволяют определить материальные причины растрескивания, такие как щелочные реактиваты, циклическое повреждение при замораживании, растрескивание “D”, расширяющиеся частицы заполнителя, повреждения, связанные с пожаром, усадка и коррозия.
Петрография также может определить другие факторы, которые могут быть связаны с растрескиванием, такие как соотношение воды и цемента, относительный объем пасты и распределение компонентов бетона. Петрография часто позволяет определить относительный возраст трещин и выявить вторичные отложения на поверхности трещин, которые влияют на схемы ремонта.
Химические тесты на присутствие избыточного количества хлоридов указывают на возможность коррозии заделанной арматуры.
Обзор чертежей и строительных данных
Необходимо просмотреть исходный проект конструкции и чертежи по размещению арматуры или другие чертежи, чтобы убедиться, что толщина и качество бетона, а также установленная арматура соответствуют или превышают требования по прочности и работоспособности, указанные в действующих строительных нормах и правилах. Необходимо провести детальный анализ фактической приложенной нагрузки по сравнению с расчетными нагрузками по методике “Эхо”.
Выбор процедур ремонта трещин в бетоне
На основе тщательной оценки степени и причины образования трещин можно выбрать процедуры, направленные на достижение одной или нескольких из следующих целей:
- Восстановление и повышение прочности
- Восстановление и увеличение жесткости
- Улучшить функциональные характеристики
- Обеспечить водонепроницаемость
- Улучшить внешний вид бетонной поверхности
- Повысить долговечность
- Предотвратить развитие коррозионной среды на арматуре
В зависимости от характера повреждения может быть выбран один или несколько методов ремонта Например, прочность на растяжение может быть восстановлена через трещину путем инъектирования эпоксидной смолой или другим высокопрочным связующим веществом. Однако может потребоваться обеспечить дополнительную прочность путем добавления арматуры или использования пост-натяжения.
Для восстановления жесткости на изгиб может использоваться только инъекция эпоксидной смолы, если не ожидается дальнейшего растрескивания (ACI 503R).
Трещины, вызывающие утечки в водонапорных или других хранилищах, должны быть отремонтированы, если только утечка не считается незначительной или нет признаков того, что трещина заделывается путем аутогенного заживления. Ремонт для остановки утечек может быть осложнен необходимостью проведения ремонта в то время, когда сооружения находятся в эксплуатации.
Косметические соображения могут потребовать ремонта трещин в бетоне. Однако места трещин могут быть все еще видны, и, скорее всего, потребуется нанесение какого-либо покрытия на всю поверхность.
Для минимизации будущего ухудшения состояния из-за коррозии арматуры трещины, подверженные воздействию влажной или коррозионной среды, должны быть заделаны. Основные методы ремонта трещин, доступные для достижения поставленных целей, описаны в разделе МЕТОДЫ РЕМОНТА ТРЕЩИН В БЕТОНЕ.
- Неразрушающие испытания бетона – методы, применение.
- Виды трещин в свежем и затвердевшем бетоне, их причины и борьба с ними.
- 8 передовых методов неразрушающего контроля, о которых вы должны знать.
- Испытания затвердевшего бетона в конструкциях.
- Планирование натурных испытаний бетона на прочность, долговечность и повреждения.
- Испытание бетонных кернов на прочность – отбор образцов и процедура.
- Механизм огневого повреждения железобетонных конструкций и метод оценки.