Характерные дефекты и повреждения железобетонных конструкций

Основные виды коррозии бетонных и железобетонных конструкций представлены на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Основные виды разрушений бетонных и железобетонных конструкций

Химическую коррозию разделяют на три вида (по классификации В.М. Москвина):

- коррозия I вида – возникает из-за вымывания составных частей цементного камня;

- коррозия II вида – вызвана реакциями обмена между заполнителем бетона и составляющих клинкера;

- коррозия III вида – спровоцирована накоплением солей в составе бетонного раствора, разрушающих структуру цементного камня.

Коррозия I вида обусловлена повреждением материала конструкций от действия воды и мороза.

Вода, проникая в тело бетона и двигаясь по его порам, вступает в реакцию с составляющим клинкера - гидроксидом кальция Са(ОН)₂ и образует насыщенный раствор, который постепенно вымывается вновь поступающей водой. Бетон вследствие этого воздействия постепенно ослабевает и разрушается. Этот вариант разрушения возможен при достаточно интенсивной фильтрации воды, то есть при постоянном воздействии подземных вод, например, в межсезонный период.

С другой стороны при медленной фильтрации и непродолжительном действии воды в глубине бетона гидроксид кальция Са(ОН)₂ выпадает в осадок из пересыщенного раствора, уплотняя тем самым поры бетона. Под действием углекислого газа СО₂ из гидроксида кальция Са(ОН)₂ образуется карбонат кальция. При этом в результате процесса карбонизации происходит увеличение объема твердого вещества примерно на 11%. Появляется внутреннее напряжение, которое при сохранении условий превышает предел прочности бетона на растяжение и обуславливает появление трещин.

Морозное разрушение бетонных конструкций происходит из-за воздействия отрицательных температур на поровую воду материала, уже содержавшуюся в структуре бетона или попавшую извне в виде атмосферных осадков. Увеличение объема поровой воды вызывает рост внутреннего напряжения, что так же приводит к образованию трещин.

Процесс коррозии II вида состоит в том, что аморфные и скрытокристаллические формы кремнезема могут химически взаимодействовать со щелочами цемента и образовывать силикаты натрия и калия, которые в присутствии кальция поглощают воду, увеличиваются в объеме и вызывают его повреждения. Процесс развивается медленно, разрушение бетона может наступить через 10 лет и более.

Коррозия III вида вызвана повреждением железобетонных конструкций от воздействия солей хлоридов.

Соли хлоридов, содержащиеся в противогололедных реагентах, способны легко проникать в бетоны, вступать в реакцию с цементным камнем, имеющим щелочной характер, и вызывать коррозию стальной арматуры.

Электрохимическая коррозия арматуры железобетонных конструкций во влажной среде вызвана воздействием блуждающих постоянных и переменных токов. Роль проводника ионов (электролита) тока выполняет грунтовая влага. Электродами (анодом и катодом) являются стержни арматуры конструкций или любые другие металлические изделия.

В проводнике ионов или электролите при воздействии тока возникает соответствующий электродный потенциал или электродное напряжение. Если электроды соприкасаются между собой, то разность между электродными потенциалами действует как возбудитель коррозионной реакции. Образуется коррозионная пара, в которой один из электродов (анод) является разъедающим металл.

Наибольшее воздействие на железобетонные конструкции оказывает физическая коррозия арматуры элементов.

Причинами возникновения коррозии этого вида являются различные физические факторы, такие как перепад температуры, воздействие нефтепродуктов, механические повреждения материала конструкции и т.д.

Физико-химическая коррозия железобетонных элементов вызывается в основном одновременным воздействием физических факторов и химически агрессивных сред. Например, выщелачивание составляющих бетонного теста.

Другие факторы, вызывающие коррозию бетонных и железобетонных конструкций, см. на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Основные факторы образования коррозии в бетонных и железобетонных конструкциях

В табл. 6.2 приведены категории технического состояния железобетонных конструкций в соответствии с обнаруженными дефектами и повреждениями.

Таблица 6.2

Оценка технического состояния железобетонных конструкций по внешним дефектам

Категория	Признаки состояния конструкций

I – нормальное	На поверхности бетона незащищенных конструкций видимых дефектов и повреждений нет или имеются небольшие выбоины, сколы, волосяные трещины (≤0,1 мм). Антикоррозионная защита конструкций и закладных деталей не нарушена. Поверхность арматуры чистая, коррозии нет, глубина нейтрализации бетона не превышает половины толщины защитного слоя. Прочность бетона не ниже проектной. Цвет бетона не изменен. Величина прогибов и ширина раскрытия трещин не превышает допустимую.
II – удовлетворительное	Антикоррозионная защита элементов имеет частичные повреждения. На отдельных участках проступают следы коррозии рабочей арматуры отдельными точками и пятнами; потери сечения арматуры не более 5%; глубоких язв, пластинок и ржавчины нет. Антикоррозионная защита закладных деталей не обнаружена. Глубина нейтрализации бетона не превышает толщины защитного слоя. Изменен цвет бетона вследствие пересушивания, местами происходит отслоение защитного слоя бетона при простукивании, шелушение граней и ребер конструкций, подвергшихся замораживанию. Прочность бетона ниже проектной на 10%. Требования норм I группы предельных состояний удовлетворены; требования норм II группы могут быть частично нарушены, но обеспечиваются нормальные условия эксплуатации.

Продолжение табл. 6.2


III – неудовлетворительное	Трещины в растянутой зоне бетона превышают их допустимое раскрытие. Трещины в сжатой зоне и зоне главных растягивающих напряжений, прогибы элементов, вызванные эксплуатационными воздействиями, превышают допустимые более чем на 30%. Бетон в растянутой зоне легко крошится. Имеется пластинчатая ржавчина или язвы на стержнях рабочей арматуры. Уменьшена площадь сечения стержней от 5 до 15%. Снижена прочность бетона в сжатой зоне изгибаемых элементов до 30 и на остальных участках – до 20%. Наблюдается провисание отдельных стержней распределительной арматуры, выпучивание хомутов, разрыв отдельных из них, за исключением хомутов сжатых элементов ферм вследствие коррозии стали (при отсутствии в этой зоне трещин). Уменьшена против требований норм и проекта площадь опирания сборных элементов. Водо- и воздухопроницаемость стыков стеновых панелей высокая.
IV – предаварийное	Трещины в конструкциях, испытывающих знакопеременные воздействия, трещины, пересекающие опорную зону анкеровки растянутой арматуры; разрыв хомутов в зоне наклонной трещины в средних пролетах многопролетных балок и плит, а также слоистая ржавчина или язвы, вызывающие уменьшение площади сечения арматуры более 15 %; выпучивание арматуры сжатой зоны конструкций; деформация закладных и соединительных деталей из-за коррозии стали в сварных швах, расстройство стыков сборных элементов с взаимным смещением последних; смещение опор, значительные (1/50 пролета) прогибы изгибаемых элементов при наличии трещин в растянутой зоне с раскрытием более 0,5 мм; разрыв хомутов сжатых элементов ферм; разрыв хомутов в зоне наклонных трещин.

Окончание табл. 6.2


V - аварийное	Разрыв отдельных стержней рабочей арматуры в растянутой зоне; раздробление бетона и выкрашивание заполнителя в сжатой зоне. Снижена прочность бетона в сжатой зоне изгибаемых элементов и на остальных участках более 30%; уменьшена против требований норм и проекта площадь опирания сборных элементов. Существующие трещины, прогибы и другие повреждения свидетельствуют о явной опасности разрушения конструкций и возможности их обрушения.
Примечания: 1. Для отнесения конструкции к перечисленным в таблице категориям состояния достаточно наличие хотя бы одного признака, характеризующего эту категорию. 2. Преднапряженные железобетонные конструкции с высокопрочной арматурой, имеющие признаки II категории состояния, относятся к III категории, а имеющие признаки III категории – соответственно к VI и V категориям в зависимости от опасности обрушения. 3. При уменьшенной против требований норм и проекта площади опирания сборных элементов необходимо провести ориентировочный расчет опорного элемента на срез и смятие бетона. В расчете учитываются фактические нагрузки и прочность бетона. 4. Отнесение обследуемой конструкции к той или иной категории состояния при наличии признаков, не отмеченных в таблице, в сложных и ответственных случаях должно производиться на основе анализа напряженно-деформированного состояния конструкций, выполняемых специализированными организациями.

<123 4 5 6 7 >

Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 6138;