Особенности реконструкции зданий из железобетонных конструкций

железобетонной конструкции является следствием износа, старения или выхода ее из строя по другим причинам. Повреждения появляются, когда устойчивость, долговечность или внешний вид ухудшаются. Большинство повреждений в наружных строительных конструкциях возникают вследствие коррозии.

Защита от коррозии арматуры обеспечивается тогда, когда содержащаяся в порах структуры бетона влага реагирует как основание или щелочь и показывает значение величины PH более 10. Свежий бетон вследствие содержания составляющей гидрата окиси кальция (Са(ОН)2) имеет величину PH 12,5—13,5 и поэтому является высокощелочным.

Свежий бетон обволакивает арматуру и способствует образованию на поверхности стали тонкого слоя оксида железа (Fe2O3), который препятствует коррозии арматуры. Этот слой оксида железа называют пассивным слоем. Также и при гидратации или твердении бетона образуется гидрат окиси кальция (Са(ОН)2), что способствует сохранению щелочного действия бетона. Количество гидрата окиси кальция (Са(ОН)2) в твердом бетоне тем больше, чем выше содержание цемента или класс прочности бетона.

Воздействие на железобетонные конструкции

В железобетонных конструкциях повреждения могут возникать как в структуре бетона, так и в арматурной стали. Причиной повреждений преимущественно являются погодные воздействия, которые приводят к химическим и физическим воздействиям. Ошибки при проектировании, назначении размеров и при возведении конструкций усугубляют развитие повреждений.

Химическое воздействие

Воздействия на конструкцию, которые приводят к химическим реакциям, происходят в большинстве случаев снаружи в течение длительного времени. Снаружи в конструкцию проникают, например, кислотообразующие газы, как двуокись углерода (СО2), двуокись серы (SO2) или оксиды азота (NO2), которые развивают свое действие в соединении с влагой воздуха.

При применении солей оттаивания в бетонную поверхность могут попадать, например, брызги хлоридных растворов. Также и воздействующие на бетон субстанции из земли и воды могут иметь следствием повреждения бетона. Говорят о химических воздействиях вообще, если действующие на бетон материалы химически реагируют с цементным камнем, заполнителем или арматурной сталью. Важными химическими реакциями при этом являются насыщение карбонатами, реакции с хлоридами и образование ржавчины.

Карбонатизацией называется химическая реакция гидрата окиси кальция (Са(ОН)2) с двуокисью углерода (СО2) воздуха. При этом содержащаяся в воздухе двуокись углерода (углекислый газ) проникает в поры бетона и соединяется с гидратом окиси кальция (Са(ОН)2) цементного камня, превращаясь в СаСО3 и воду (Н2О). С этим процессом, который продолжается вовнутрь, связано понижение величины PH до 8—9, причем щелочное действие бетона уменьшается и начинается разложение пассивного слоя. Это имеет следствием то, что защита от коррозии арматуры больше не обеспечивается. Карбонатизации целиком избежать нельзя, ее можно только отдалить, причем при высоких классах прочности бетона карбонатизация происходит медленнее и имеет меньшую глубину проникновения, чем у бетонов меньшего класса прочности.

Ржавчина возникает, когда на арматурную сталь воздействуют кислород и влага. При образовании ржавчины происходит увеличение объема, которое ведет к откалыванию защитного слоя бетона. Объем ржавчины примерно в 2,5 раза больше, чем арматурной стали.

Физическое воздействие

Обычно под физическими воздействиями на конструкцию понимают воздействие погодных условий и осадков, или они возникают от непредвиденных физических воздействий или непредвиденных механических нагрузок на конструкции. Экстремальные температуры, а также резкая смена температур приводят к деформациям. В особенности воздействие мороза в промокших конструкциях является причиной напряжений, которые еще более усиливаются воздействием солей оттаивания.

Ошибки при производстве строительных работ

Повреждения железобетонных конструкций могут быть вызваны также за счет ошибочного проектирования и плохого качества производимых работ, например за счет:

· некомпетентного решения опор, швов и слоев скольжения;

· применения бетона со слишком высоким значением w/z и с недопустимым содержанием воды;

· несоблюдения предписанного защитного слоя бетона;

· ошибки при укладке, уплотнении и последующем уходе за бетоном.

Коррозия арматуры

Коррозия арматуры наступает, когда вследствие прогрессирующей карбонатизации пассивный слой на поверхности арматуры полностью или частично растворяется. Из-за слишком малого или поврежденного защитного слоя бетона, обусловленного физическими воздействиями трещин в поверхности бетона или вследствие слишком пористого бетона, в него могут проникать разрушительные соли, такие, как, например, хлориды, и достигать арматуры, вызывая ее разрушение. Кроме того, туда могут проникать влажность и кислород, что приводит к возникновению коррозии арматуры.

Оценка состояния строения

Оценка состояния здания или сооружения распространяется на определение мест загрязнений, промоканий, высолов, выветривания, разложения структуры материала, изменения окраски от ржавчины, сколов бетона, коррозии арматуры, мест разрушений структуры бетона, пустот, повреждений швов и обрастание растениями. Исследования на сооружении могут представлять собой, например, испытания близких к поверхности слоев на плотность, влагосодержание, поверхностную прочность, прочность на отрыв, глубину карбонатизации, установление защитного слоя бетона и положения арматуры, а также испытание на содержание хлора. При наличии трещин исследуют возникновение трещин, их положение, распространение, картину трещинообразования, ширину и глубину трещин.

Лабораторные испытания требуют отбора проб. С помощью буровых кернов могут быть точно установлены свойства бетона, а также вредные примеси и нарушения структуры бетона. В большинстве случаев ограничиваются освобождением арматуры от остатков бетона в конструкции, очисткой их от ржавчины и определением оставшегося поперечного сечения. Выбор защитных мероприятий и мероприятий по приведению в порядок конструкции и санирующих материалов должен быть согласован с картиной повреждений.

Восстановление защиты от коррозии

Для зашиты от коррозии необходимо освободить арматуру, очистить ее от ржавчины и предварительно обработать. Освобождение производится за один рабочий шаг с подготовкой основания. Освобождение от ржавчины может производиться только механически вручную, с помощью пескоструйной обработки или обработки струей воды под высоким давлением. Особенно тщательно следует освобождать от ржавчины места перекрещивания арматуры. Хлориды удаляются с помощью очистителя высокого давления.

При освобождении от ржавчины поверхность стали должна обрабатываться таким образом, чтобы она соответствовала степени чистоты согласно нормам строительства, т.е. выглядела бы металлически блестящей. Сразу же после удаления ржавчины следует нанести слой коррозионной защиты. Если коррозионная защита должна обеспечиваться, как в бетонном строительстве, плотным щелочным слоем бетона, то покрытия специальным антикоррозионным слоем арматуры не требуется. Этот слой бетона может наноситься, например, как слой торкретбетона. Если коррозионная защита производится путем покрытия антикоррозионным слоем арматуры, то его необходимо наносить, по меньшей мере, в два слоя.

Для покрытия применяются материалы на основе эпоксидной смолы, а также связанные цементом шламы с добавками синтетических смол. На выбор имеются многочисленные продукты и системы. Указания производителей должны соблюдаться, в особенности должны выдерживаться заданные граничные значения температуры и влажности. Большинство методов требуют обеспечения мостика сцепления между старым бетоном и наносимым слоем бетона и реконструкционного раствора.

Строительные материалы

Использование свойств бетона и стали до допустимого предела напряжений требует применения высококачественных строительных материалов.

Для изготовления бетона могут применяться все нормальные цементы классов прочности 42,5 и 52,5, а также портландцемент и доменный портландцемент класса прочности 32,5. Состав и гранулометрический состав заполнителя должны быть определены при испытаниях на соответствие. Зерна заполнителя и вода затворения должны быть свободны от вредных примесей.

Соотношение цемент-вода необходимо держать как можно ниже. Добавки к бетону могут применяться только тогда, когда они допущены к применению для преднапряженного бетона в испытательном сертификате. При применении преднапряженного бетона особые требования предъявляются к твердению бетона. Ими являются высокая прочность на сжатие и малая склонность к усадкам и ползучести. Причиной усадки является высыхание молодого бетона.

Величина усадки в значительной степени зависит от водосодержания бетона, от влажности воздуха и от размеров конструкции. Осыпание и сползание бетона наступает под длительно действующей нагрузкой. Величина ползучести в особенности зависит от размеров конструкции, от степени твердения бетона и от нагрузки. Усадка и ползучесть являются причиной укорочения конструкции, которая должна учитываться при напряжении конструкции. В качестве напрягаемой стали для напрягающих элементов может применяться только сталь, для которой имеется допуск строительного надзора. Так как напрягающие элементы служат для создания предварительного напряжения в бетоне, то напрягаемые стали должны иметь особые свойства, как, например, очень высокую прочность на растяжение и хорошее сцепление с бетоном.

Раствор для запрессовки служит при предварительном напряжении с последующей связью для обеспечения связи и в качестве коррозионной защиты. Он запрессовывается в трубы каналов таким образом, чтобы пустоты между преднапрягаемой арматурой и между преднапрягаемой арматурой и стенкой канала были полностью заполнены. Это требует применения раствора, который обладает достаточной текучестью и не осаждается при запрессовывании. Затвердевший раствор должен иметь прочность не менее 30 МН/м2, а также быть плотным и, кроме того, морозостойким. В качестве раствора для запрессовки применяется водоцементная смесь со значением соотношения воды-цемента менее 0,4, с допущенными для предварительно напряженного бетона добавками.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: