Дефекты конструкций в процессе строительства и современные приемы их устранения
В статье дается анализ основных дефектов, возникающих при строительно-монтажных работах, а также проявляющихся в ходе эксплуатации зданий и сооружений.
Лаборатории ГУП «НИИМосстрой» осуществляют обследования на строящихся строительных объектах и довольно часто выявляют целый ряд нарушений и дефектов. Дефекты зачастую приводят к значительным экономическим и материальным потерям в виде затрат на переделку и исправления. Есть случаи, когда дефекты могут привести к аварии с обрушением отдельных элементов конструкций или всего сооружения.
Анализ причин аварий на строящихся и эксплуатируемых зданиях и сооружениях показал, что их причинами в 60-80% являются низкое качество выполнения строительно-монтажных работ.
Для улучшения качества строительства большое значение имеет изучение дефектов, допускаемых при строительстве (вклад ученых В.Г. Гвоздева, В.Л. Клевцова, М.Н. Лашенко, И.А. Физделя и др.)
При выполнении строительно-монтажных работ часто наблюдаются отклонения от проектных величин в размерах, прочности и физических свойствах материалов.
Статистика аварий, вызванных дефектам и строительномонтажных работ, подтверждает вышесказанное:
- устройство оснований и фундаментов — 11%;
- монтажно-сварочные работы — 31%;
- монолитные бетонные работы — 3%;
- кровельные работы — 2%.
Дефекты возникают в основном за счет:
- непроектного выполнения конструкций;
- нарушений технологии производства;
- применения материалов, изделий, конструкций с дефектами;
- некачественного уплотнения бетонной смеси;
- неудовлетворительного ухода за бетоном в процессе твердения;
- применения бетонной смеси с прочностными показателями ниже проектных;
- применения арматуры с явлением коррозии, что также вызывает снижение прочности, образование трещин, снижение долговечности и эксплуатационных свойств.
| Возможные отклонения (нарушения) | Дефекты |
| 1. Несоответствие параметров прочности, морозостойкости, плотности, водонепроницаемости бетона проекту и нормам | Снижение прочности и долговечности |
| 2. Несоответствие арматуры по прочности и химическому составу | Снижение прочности |
| 3. Положение рабочих стержней не соответствует проекту | Снижение прочности |
| 4. Нарушение требований проекта и норм в расположении рабочих швов при бетонировании | Снижение прочности |
| 5. Нарушение правил зимнего бетонирования | Снижение прочности |
| 6. Невыполнение правил по уходу за бетоном | Снижение прочности |
| 7. Загружение конструкций до проектной прочности | Возможно разрушение конструкции |
| 8. Отклонение в толщине защитного слоя, превышающего норму | Снижение прочности |
| 9. Бетонная поверхность имеет поры, раковины, обнажение арматуры | Снижение долговечности |
Таким образом, следует, что для обеспечения качества возводимых монолитных конструкций необходимо в обязательном порядке организовать постоянный контроль всех строительно-монтажных работ на объекте квалифицированными кадрами.
Значительное количество дефектов наблюдается при устройстве оснований и фундаментов:
- за счет нарушения производства земляных работ;
- рыхлая песчаная подсыпка вызывает неравномерную осадку фундаментов и появление трещин;
- повреждения сооружений могут быть также вследствие пучения грунта при его промораживании.
Некачественное выполнение гидроизоляции фундаментов повышает влажность стен, что может привести к разрушению фундамента.
При несоблюдении толщины защитного слоя бетона арматурные стержни либо выходят на поверхность, либо закрыты тонким слоем цементного раствора, что приводит к коррозии арматуры, снижению сцепления арматуры с бетоном.
При понижении температуры наружного воздуха ниже 0°С процессы твердения бетона, уложенного в этот период, значительно снижаются. Понижение прочности монолитного бетона может привести к обрушению конструкций.
При применении при зимнем бетонировании добавок — ускорителей твердения бетона следует иметь в виду, что введение добавок, содержащих хлористые соли, вызывает коррозию арматуры.
Влияние дефектов, допущенных в ходе строительства, может оцениваться с позиций обеспечения надежности и безаварийности сооружений или с экономических позиций.
Существует целый ряд приемов и технологий, за счет которых возможно не допустить дефекты конструкций.
- Расчет на прочность является определяющим, и при его невыполнении может произойти разрушение конструкции.
- В расчетах по оценке несущей способности следует принимать наихудший вариант, т.е. максимально выявленную величину дефекта в конструкции, так как наибольший дефект приводит к разрушению.
Таким образом, дефекты в конструкциях должны рассматриваться с позиций надежности сооружения. Оценку можно определять по методике, разработанной Добромыс-ловым А.Н. «Оценка надежности зданий и сооружений по внешним признакам» (М.: Издательство АС В, 2004 г.).
Методика дает возможность:
- в короткие сроки оценить надежность и техническое состояние строительных конструкций;
- учитывать влияние повреждений на надежность конструкций, что позволит вовремя выполнить ремонт и усиление и тем самым обеспечить их надежность при эксплуатации.
Также надежность сооружения косвенно может быть оценена в виде коэффициента запаса прочности сооружения, категорий его технического состояния.
Большое значение также имеет материал книги Добромыслова А.Н. «Диагностика повреждений зданий и сооружений» для проведения обследований качества строительства: рассмотрены признаки аварийного состояния строительных конструкций и сооружений, прогнозирования деформаций сооружений, представлен полный анализ повреждений конструкций.
Целый ряд дефектов могут снизить прочность и устойчивость конструкции.
Например, дефект, снижающий прочность конструкции на 25% и более, является критическим, представляющим опасность на стадии монтажа и при эксплуатации сооружения.
Дефект, снижающий несущую способность конструкции более чем на 35%, свидетельствует об аварийном состоянии конструкции.
Физико-механические свойства бетона определяются характером процесса гидратации цемента и внутренним напряженным состоянием. Это связано с условиями выдерживания бетона — температурой и влажностью среды. Температура и влажность среды влияют на термические напряжения в массивных конструкциях за счет тепловыделения цемента.
Залогом роста прочности является поддержание влажности бетона, т.е. влажность среды оказывает влияние на твердение и на содержание воды в цементах.
При полном насыщении влагой гидратация цемента проходит полно и длительное время, что улучшает показатели водонепроницаемости и морозостойкости бетона.
Увлажнение бетона после его обезвоживания частично только восстанавливает его влагосодержание.
Особенно отрицательно сказывается на свойствах бетона испарение воды вскоре после уплотнения бетонной смеси.
Раннее обезвоживание бетона отрицательно влияет на его прочность и сцепление с арматурой.
В результате пластической усадки появляются поверхностные трещины с раскрытием до нескольких миллиметров.
Температура твердения бетона, также как и влажность, влияет на процессы гидратации цемента.
Нормальные условия выдерживания бетона приняты следующие:
- температура (20±2)°С;
- относительная влажность >90%.
Структура бетона, набравшего 30-40% марочной прочности, достаточно прочная.
Для получения качественной продукции важно выполнять мероприятия по уходу за бетоном, т.е. создать необходимые условия для твердения (необходимая влажность и благоприятная температура).
Влагу в бетоне можно сохранить следующими способами:
- задержкой распалубки, распылением воды;
- применением влагоудерживающих ковров;
- при помощи защитного слоя, который наносится на бетон в жидком виде и при затвердевании образует тонкую пленку.
Необходимо предохранять поверхности от высыхания и в промежутках между распылением воды, т.к. процесс попеременного увлажнения и высыхания свежеуложенного бетона приводит к образованию волосяных трещин и даже к растрескиванию поверхности.
Поэтому часто применяется непрерывное разбрызгивание воды, которое обеспечивает более постоянный приток влаги, чем обильная поливка водой.
Продолжительность ухода за бетоном до достижения прочности 50-70% устанавливается проектом.
Следует соблюдать правила по уходу за бетоном при зимнем бетонировании.
Методы ухода за бетоном при зимнем бетонировании должны обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде в течение срока до набора бетоном необходимой прочности, характеризующее сохранение структуры бетона за счет выполнения следующих мероприятий:
- Использование внутреннего запаса теплоты бетона, которое обеспечивается:
а) применением высокопрочного и быстротвердеющего портландцемента;
б) ускорителей твердения бетона;
в) уменьшением количества воды в бетонной смеси.
Внутренний запас тепла в бетоне создают путем подогрева материалов бетонной смеси и воды до температуры 50°С. Бетонная смесь при выходе из бетоносмесителя должна иметь температуру не выше 30-40°С. Применяется также «способ термоса» при зимнем бетонировании: подогретая бетонная смесь твердеет в условиях теплоизоляции. Это считается рациональным способом при сохранении тепла в течение 5-7 суток. Но этот метод возможен только в массивных конструкциях.
- а) применение дополнительной подачи бетону теплоты извне методом электроподогрева, пропуская через бетон электрический переменный ток;
б) при зимнем бетонировании применяется также обогрев окружающего воздуха;
в) возможно обеспечить твердение бетона в тепляках из фанеры, а также под брезентовыми навесами, где устанавливаются временные печи, специальные газовые горелки или используется воздушное отопление; - введение в состав бетона химических добавок.
На рисунках представлены основные дефекты конструкций на строящихся объектах в городе Москве.