Тріщини в конструкціях: оцінка й усунення

Чому важливо виявляти й оцінювати тріщини

Своєчасне виявлення й усунення дефектів і ушкоджень будівельних конструкцій — актуальна проблема: поява й розвиток тріщин свідчать про незадовільний стан конструкції й можуть погіршити умови експлуатації будівлі в цілому. Визначення причин появи й характеру розвитку тріщин дає змогу правильно вибрати метод усунення та забезпечити надійну роботу конструкцій. Ширину розкриття тріщин у залізобетонних конструкціях нормують залежно від типу армування й умов експлуатації (наприклад, для конструкцій у закритому приміщенні допустима величина становить приблизно 0,4 мм, для резервуарів і конструкцій у ґрунті й на відкритому повітрі — 0,1–0,2 мм).

Під час прийняття будівель в експлуатацію в конструкціях можуть бути помітні на око тріщини усадочного, осадового й температурного характеру, які слід виміряти. Іноді потрібно також спостерігати за осіданням будівлі й розвитком тріщин на окремих ділянках, щоб вчасно вжити заходів.

Види тріщин

Залежно від причин виділяють тріщини:

• осадові: виникають через нерівномірне осідання основи, спричинене недоліками проєктно-вишукувальних робіт, експлуатації або природними процесами; спершу з’являються у фундаменті й цоколі, а потім поширюються по висоті будівлі; розташовані здебільшого в місцях послаблення перерізів, примикань стін і перекриттів, з’єднання зовнішніх і внутрішніх стін. Можуть пошкодити введення інженерних комунікацій, знизити загальну жорсткість споруди й навіть стати причиною аварії;
• усадочні: наслідок порушення технології виготовлення конструкцій на заводі чи майданчику; дрібна безладна сітка тріщин із невеликою шириною розкриття; негативно впливають на арматуру й спричиняють вивітрювання зовнішнього шару;
• температурні: виникають через температурне розширення чи стиснення елементів за відсутності компенсаторів; ширина розкриття змінюється відповідно до добових і сезонних коливань температури (зі зростанням температури тріщини розкриваються, зі зниженням — закриваються);
• корозійні: з’являються, коли в тілі бетону накопичуються продукти корозії арматури й виникають розтягувальні напруження; зазвичай розвиваються лише на глибину захисного шару;
• силові: виникають під час перевантаження конструкції через помилкові проєктні рішення, заводські дефекти, пошкодження під час перевезення й монтажу чи порушення правил експлуатації; характер залежить від деформацій (поздовжній вигин, відрив, стиск, розтяг, дія поперечних сил); у місцях обпирання перекриттів на несучі стіни можливі тріщини, зминання й сколювання.

Як спостерігають за тріщинами та вимірюють їх

Коли з’являються тріщини в несучих конструкціях, за ними організовують спостереження за допомогою маяків, місця вимірювань відзначають, схематично наносять на креслення (із зазначенням точок установки маяків і дат), на кожну тріщину складають графік розкриття. Методи оцінки розкриття тріщин бувають якісні (виявляють наявність тріщин і тенденції розвитку без інструментального вимірювання) і кількісні (вимірюють ширину або збільшення тріщин; контактні й дистанційні, для разових і систематичних вимірів).

Найпоширеніший якісний метод — маяки з цементного розчину, гіпсу, рідкого скла, паперу або фотопружного матеріалу: коли ширина тріщини збільшується, маяк руйнується. Люмінесцентний метод (поверхню вкривають люмінесцентним складом, знімають його й оглядають в ультрафіолеті) дає змогу побачити дрібні тріщини; хімічний (аміак діє на світлочутливий папір) і акустичний (простукування, ультразвукові імпульси, дефектоскоп) методи виявляють наскрізні тріщини й перевіряють суцільність конструкції.

Контактні засоби вимірювання ширини розкриття: лінійки, маяк із поділками, шаблон-тріщиномір (набір каліброваних ліній на прозорій пластинці), лупа з міліметровою шкалою, мікроскоп, індикатор годинникового типу (точність 0,01 мм) для тривалих спостережень. Для дистанційних вимірів на фасадах висотних будівель використовують оптико-механічні прилади на основі теодоліта. Довжину тріщини вимірюють курвіметром, лінійкою чи рулеткою, глибину — щупами або за швидкістю проходження ультразвукових імпульсів. Доцільно зробити ескіз конструкції з тріщинами або фотографію з табличкою, де зазначено дату, місце, час, температуру зовнішнього й внутрішнього повітря.

Способи усунення тріщин і посилення конструкцій

Вибір способу залежить від причини тріщин, виду конструкції та її стану. Найпоширеніші підходи:

• ін’єкція полімерних або епоксидних розчинів у тріщини (малов’язкі склади швидкого тверднення заповнюють тріщини завширшки близько 0,06 мм на значну глибину); метод дозволяє повністю відновити пошкоджену конструкцію, хоча її деформативність може бути трохи вищою;
• влаштування армованих розчинних, залізобетонних чи металевих замкнених поясів (для цегляних будівель; сталевий пояс із круглої сталі діаметром 20–36 мм стабілізує нерівномірні осідання без складних робіт із підведення фундаментів);
• металеві, залізобетонні й армовані штукатурні обойми та сорочки для простінків (підвищують несучу здатність простінка приблизно в 2–2,5 раза; недоліки — трудомісткість і металомісткість);
• нарощування (одно- й двобічне) стін залізобетонними чи армованими штукатурними шарами, дисперсно-армованим бетоном, торкретуванням, що також захищає стіни від кліматичних впливів і підвищує просторову жорсткість будівлі;
• розвантаження конструкцій: пристінні стійки для розвантаження зовнішніх стінових панелей, металеві балки під плитами перекриттів;
• посилення плит перекриттів: збільшення висоти перерізу (набетонка 20–30 мм), розвантажувальні металеві балки, напружені затягування й шпренгельні системи;
• посилення паль сталевою попередньо напруженою обоймою, коли руйнується оголовок пальових фундаментів;
• полімеррозчинні армовані шпонки (для відновлення будівель, що постраждали від землетрусів, і підвищення сейсмостійкості).

Проєкт посилення й ремонту несучих конструкцій розробляє спеціалізована проєктна організація.