Трещины в конструкциях: оценка и устранение

Почему важно выявлять и оценивать трещины

Своевременное выявление и устранение дефектов и повреждений строительных конструкций — актуальная проблема: появление и развитие трещин свидетельствует о неудовлетворительном состоянии конструкции и может ухудшить условия эксплуатации здания в целом. Определение причин появления и характера развития трещин позволяет правильно выбрать метод устранения и обеспечить надёжную работу конструкций. Ширину раскрытия трещин в железобетонных конструкциях нормируют в зависимости от типа армирования и условий эксплуатации (например, для конструкций в закрытом помещении допустимая величина составляет около 0,4 мм, для резервуаров и конструкций в грунте и на открытом воздухе — 0,1–0,2 мм).

При приёмке зданий в эксплуатацию в конструкциях могут быть заметны на глаз трещины усадочного, осадочного и температурного характера, которые необходимо измерить. Иногда нужно также наблюдать за осадкой здания и развитием трещин на отдельных участках, чтобы вовремя принять меры.

Виды трещин

В зависимости от причин выделяют трещины:

• осадочные: возникают из-за неравномерной осадки основания, вызванной недостатками проектно-изыскательских работ, эксплуатации или природными процессами; сначала появляются в фундаменте и цоколе, затем распространяются по высоте здания; расположены в основном в местах ослабления сечений, примыканий стен и перекрытий, сопряжения наружных и внутренних стен. Могут повредить вводы инженерных коммуникаций, снизить общую жёсткость сооружения и даже стать причиной аварии;
• усадочные: следствие нарушения технологии изготовления конструкций на заводе или площадке; мелкая беспорядочная сетка трещин с небольшой шириной раскрытия; негативно влияют на арматуру и вызывают выветривание наружного слоя;
• температурные: возникают из-за температурного расширения или сжатия элементов при отсутствии компенсаторов; ширина раскрытия меняется в соответствии с суточными и сезонными колебаниями температуры (с повышением температуры трещины раскрываются, с понижением — закрываются);
• коррозионные: появляются, когда в теле бетона накапливаются продукты коррозии арматуры и возникают растягивающие напряжения; обычно развиваются только на глубину защитного слоя;
• силовые: возникают при перегрузке конструкции из-за ошибочных проектных решений, заводских дефектов, повреждений при перевозке и монтаже или нарушения правил эксплуатации; характер зависит от деформаций (продольный изгиб, отрыв, сжатие, растяжение, действие поперечных сил); в местах опирания перекрытий на несущие стены возможны трещины, смятие и скалывание.

Как наблюдают за трещинами и измеряют их

Когда появляются трещины в несущих конструкциях, за ними организуют наблюдение с помощью маяков, места измерений отмечают, схематично наносят на чертежи (с указанием точек установки маяков и дат), на каждую трещину составляют график раскрытия. Методы оценки раскрытия трещин бывают качественные (выявляют наличие трещин и тенденции развития без инструментального измерения) и количественные (измеряют ширину или увеличение трещин; контактные и дистанционные, для разовых и систематических измерений).

Наиболее распространённый качественный метод — маяки из цементного раствора, гипса, жидкого стекла, бумаги или фотоупругого материала: когда ширина трещины увеличивается, маяк разрушается. Люминесцентный метод (поверхность покрывают люминесцентным составом, затем удаляют его и осматривают поверхность в ультрафиолете) позволяет увидеть мелкие трещины; химический (аммиак действует на светочувствительную бумагу) и акустический (простукивание, ультразвуковые импульсы, дефектоскоп) методы выявляют сквозные трещины и проверяют сплошность конструкции.

Контактные средства измерения ширины раскрытия: линейки, маяк с делениями, шаблон-трещиномер (набор калиброванных линий на прозрачной пластинке), лупа с миллиметровой шкалой, микроскоп, индикатор часового типа (точность 0,01 мм) для длительных наблюдений. Для дистанционных измерений на фасадах высоких зданий используют оптико-механические приборы на основе теодолита. Длину трещины измеряют курвиметром, линейкой или рулеткой, глубину — щупами или по скорости прохождения ультразвуковых импульсов. Целесообразно сделать эскиз конструкции с трещинами или фотографию с табличкой, где указаны дата, место, время, температура наружного и внутреннего воздуха.

Способы устранения трещин и усиления конструкций

Выбор способа зависит от причины трещин, вида конструкции и её состояния. Наиболее распространённые подходы:

• инъекция полимерных или эпоксидных растворов в трещины (маловязкие составы быстрого твердения заполняют трещины шириной около 0,06 мм на значительную глубину); метод позволяет полностью восстановить повреждённую конструкцию, хотя её деформативность может быть немного выше;
• устройство армированных растворных, железобетонных или металлических замкнутых поясов (для кирпичных зданий; стальной пояс из круглой стали диаметром 20–36 мм стабилизирует неравномерные осадки без сложных работ по подведению фундаментов);
• металлические, железобетонные и армированные штукатурные обоймы и рубашки для простенков (повышают несущую способность простенка примерно в 2–2,5 раза; недостатки — трудоёмкость и металлоёмкость);
• наращивание (одно- и двустороннее) стен железобетонными или армированными штукатурными слоями, дисперсно-армированным бетоном, торкретированием, что также защищает стены от климатических воздействий и повышает пространственную жёсткость здания;
• разгрузка конструкций: пристенные стойки для разгрузки наружных стеновых панелей, металлические балки под плитами перекрытий;
• усиление плит перекрытий: увеличение высоты сечения (подбетонка 20–30 мм), разгружающие металлические балки, напряжённые затяжки и шпренгельные системы;
• усиление свай стальной предварительно напряжённой обоймой, когда разрушается оголовок свайных фундаментов;
• полимерно-растворные армированные шпонки (для восстановления зданий, пострадавших от землетрясений, и повышения сейсмостойкости).

Проект усиления и ремонта несущих конструкций разрабатывает специализированная проектная организация.