Контроль за поведением трещин в стенах

Контроль за поведением трещин в стенах

Введение

Со временем в стенах жилых домов появляются трещины, которые являются довольно неприятным явлением. Появившиеся трещины  снижают теплозащиту ограждения и повышают воздухопроницаемость. При  обследовании строительных конструкций наиболее ответственным этапом является изучение трещин, выявление причин их возникновения и динамики развития.

В данной работе мною были рассмотрены основные причины  деформации и повреждения стен, причины  появления трещин в стенах, описаны приборы контроля ширины трещин в стенах, а также на примере жилого дома рассмотрены этапы обследования ограждающих конструкций и рекомендации по дальнейшей эксплуатации.

1. Основные  причины появления трещин в  стенах и классификация трещин

Основными причинами появления трещин в стенах обычно являются:

а) неравномерная  осадка фундаментов;

б) температурные  деформации стен большой протяженности, если при возведении их не были предусмотрены  температурные швы;

в) местная перегрузка отдельных участков стен в результате пробивки в них разного рода проемов (технологических, монтажных и другого назначения) без соблюдения определенных технических требований.

В подавляющем  числе случаев трещины в каменных стенах образуются из-за неравномерной  осадки фундаментов, которая происходит вследствие:

— неоднородного  грунта основания или неравномерности  нагрузки на него, недоучтенных при  проектировании сооружения;

— вымывания  грунта из-под фундаментов грунтовыми водами, водой из неисправных сетей  водопровода, канализации, теплофикации или технологическими водами, проливающимися на полы производственных помещений и проникающими в грунт под фундаменты из-за отсутствия или неисправности гидроизоляции полов;

— местных разрушений фундаментов при воздействии  на них агрессивных жидкостей или других факторов, в результате чего создается перегрузка отдельных участков основания.

Рассмотрим  также и основные причины деформации и повреждения стен

§ Конструктивные ошибки:

- неравномерные  осадки части здания, в результате  чего в кирпичной кладке появляются напряжения, приводящие к разрыву кладки и образованию трещин;

- несоответствие  несущей способности материала  стен действующей нагрузке;

- применение  теплых растворов со шлаковыми  добавками и повышенной зольностью;

- нарушение  пространственной жесткости стенового остова, особенно в зданиях постройки середины 20-х – начала 30-х гг. в слабоперевязанных местах примыкания поперечных несущих стен к наружным самонесущим, что особенно проявляется при сравнительно слабых грунтах.

§ Неудовлетворительная эксплуатация:

- просадка фундаментов  из-за неудовлетворительного технического  состояния подземных инженерных  коммуникаций;

- систематическое  переувлажнение кладки стен в  результате неисправного состояния  карнизных сливов кровель из  стальных листов, водосточных труб, отмостки вокруг здания;

- нарушение  шарнирной связи стен с диском  перекрытия при значительном  нарушении сечения деревянных  балок перекрытий, что приводит  к отклонению стен от вертикальной  оси за счет наклона всей  стены или выпучиванию ее отдельных участков;

- выравнивание  раствора на значительную глубину  кладки.

§ Производственные ошибки:

- пробивка проемов  в кирпичной кладке с нарушением  технологической последовательности;

- боковое выпучивание  кладки вследствие одностороннего  распора свода перекрытия;

- оштукатуривание  поверхности кладки цементным  либо жирным раствором, а также  окраска кирпичной поверхности  масляными красками, обладающими  малой воздухопроницаемостью, что  нарушает нормальный влажностный  режим стен;

- некачественная  заделка ранее пробитых гнезд или штраб для монтажа балок или плит перекрытий;

- разборка перекрытий  с нарушением технологии, что  приводит к нарушению монолитности  кирпичной кладки;

- укладка балок и крючков  перекрытий без распределительных  плит или пластин, что также  может нарушить кладку.

§ Ошибки проектирования:

- перераспределение действующих  нагрузок, приводящее к перенапряжению  оснований или кирпичных простенков  малого сечения;

- увеличение этажности  здания без учета действительной  несущей способности стен и  фундаментов;

- расположение вновь проектируемого  здания в непосредственной близости  от существующего без разработки  особых мероприятий, направленных  на снижение влияния на работу  грунта под существующими фундаментами, добавочной нагрузкой от вновь  возводимого здания.

По степени опасности  для несущих и ограждающих  конструкций трещины можно разделить  на три группы.

¨ Трещины неопасные, ухудшающие только качество лицевой поверхности.

¨ Опасные трещины, вызывающие значительное ослабление сечений, развитие которых продолжается с неослабевающей интенсивностью.

¨ Трещины промежуточной  группы, которые ухудшают эксплуатационные свойства, снижают надежность и долговечность  конструкций, однако еще не способствуют полному их разрушению.

Возникновение трещин в железобетонных или каменных конструкциях определяется локальными перенапряжениями, увлажнением бетона и расклинивающим действием льда в порах материала, коррозией арматуры и действием многих труднопрогнозируемых факторов.

Следует различать трещины, появление которых вызвано напряжениями, проявившимися в железобетонных конструкциях в процессе изготовления, транспортировки и монтажа, и трещины, обусловленные эксплуатационными нагрузками и воздействием окружающей среды.

В железобетонных конструкциях к трещинам, появившимся в доэксплуатационный период, относятся: усадочные трещины, вызванные быстрым высыханием поверхностного слоя бетона и сокращением объема, а также трещины от набухания бетона; трещины, вызванные неравномерным охлаждением бетона; трещины, вызванные большим гидратационным нагревом при твердении бетона в массивных конструкциях; трещины технологического происхождения, возникшие в сборных железобетонных элементах в процессе изготовления, транспортировки и монтажа.

Трещины, появившиеся в  эксплуатационный период, разделяются на следующие виды: трещины, возникшие в результате температурных деформаций из-за нарушений требований устройства температурных швов или неправильности расчета статически неопределимой системы на температурные воздействия; трещины, вызванные неравномерностью осадок грунтов основания; трещины, обусловленные силовыми воздействиями, превышающими способность железобетонных элементов воспринимать растягивающие напряжения.

2. Методы  и средства наблюдения за трещинами

При наличии  трещин на несущих конструкциях зданий и сооружений необходимо организовать систематическое наблюдение за их состоянием и возможным развитием с тем, чтобы выяснить характер деформаций конструкций и степень их опасности для дальнейшей эксплуатации.

Наблюдение за развитием  трещин проводится по графику, который в каждом отдельном случае составляется в зависимости от конкретных условий.

Трещины выявляются путем  осмотра поверхностей конструкций, а также выборочного снятия с  конструкций защитных или отделочных покрытий.

Следует определить положение, форму, направление, распространение по длине, ширину раскрытия, глубину, а также установить, продолжается или прекратилось их развитие.

На каждой трещине устанавливают  маяк, который при развитии трещины  разрывается. Маяк устанавливают в  месте наибольшего развития трещины.

При наблюдениях за развитием  трещин по длине концы трещин во время каждого осмотра фиксируются  поперечными штрихами, нанесенными  краской или острым инструментом на поверхности конструкции. Рядом  с каждым штрихом проставляют  дату осмотра.

Расположение трещин схематично наносят на чертежи общего вида развертки  стен здания, отмечая номера и дату установки маяков. На каждую трещину  составляют график ее развития и раскрытия.

Трещины и маяки в соответствии с графиком наблюдения периодически осматриваются, и по результатам осмотра составляется акт, в котором указываются: дата осмотра, чертеж с расположением трещин и маяков, сведения о состоянии трещин и маяков, сведения об отсутствии или появлении новых трещин и установка на них маяков.

Ширину раскрытия трещин обычно определяют с помощью микроскопа МПБ-2 с ценой деления 0,02 мм, пределом измерения 6,5 мм и микроскопа МИР-2 с пределами измерений от 0,015 до 0,6 мм, а также лупы с масштабным делением (лупы Бринеля) (рис.1) или других приборов и инструментов, обеспечивающих точность измерений не ниже 0,1 мм.

Рис. 1. Приборы  для измерения раскрытия трещин а - отсчетный микроскоп МПБ-2, б - измерение ширины раскрытия трещины лупой: 1 - трещина; 2 - деление шкалы лупы; в – щуп

Глубину трещин устанавливают, применяя иглы и проволочные  щупы, а также при помощи ультразвуковых приборов типа УКБ-1М, бетон-3М, УК-10П  и др. Схема определения глубины  трещин ультразвуковыми методами указана на рис.2 .

Рис. 2. Определение  глубины трещин в конструкции 1 - излучатель; 2 – приемник

При применении ультразвукового метода глубина трещины устанавливается по изменению времени прохождения импульсов как при сквозном прозвучивании, так и методом продольного профилирования при условии, что плоскость трещинообразования перпендикулярна линии прозвучивания. Глубина трещины определяется из соотношений:

где h - глубина  трещины (см. рис. 2); V - скорость распространения  ультразвука на участке без трещин, мк/с; ta, te - время прохождения ультразвука  на участке без трещины и с  трещиной, с; а - база измерения для  обоих участков, см.

Важным средством  в оценке деформации и развития трещин являются маяки: они позволяют установить качественную картину деформации и  их величину.

Маяк представляет собой пластинку длиной 200-250 мм, шириной 40-50 мм, высотой 6-10 м, из гипса или  цементно-песчаного раствора, наложенную поперек трещины, или две стеклянные или металлические пластинки, с закрепленным одним концом каждая по разные стороны трещины, или рычажную систему. Разрыв маяка или смещение пластинок по отношению друг к другу свидетельствуют о развитии деформаций.

Маяк устанавливают  на основной материал стены, удалив предварительно с ее поверхности штукатурку. Рекомендуется  размещать маяки также в предварительно вырубленных штрабах (особенно при  их установке на горизонтальную или  наклонную поверхность). В этом случае штрабы заполняются гипсовым или цементно-песчаным раствором.

Осмотр маяков производится через неделю после  их установления, а затем один раз  в месяц. При интенсивном трещинообразовании обязателен ежедневный контроль.

Ширина раскрытия трещин в процессе наблюдения измеряется при помощи щелемеров или трещиномеров. Конструкция щелемера или трещиномера может быть различной в зависимости от ширины трещины или шва между элементами, вида и условий эксплуатации конструкций.

Наиболее простое  решение имеет пластинчатый маяк (см. рис. 3). Он состоит из двух металлических, стеклянных или плексигласовых пластинок, имеющих риски и укрепленных на растворе так, чтобы при раскрытии трещины пластинки скользили одна по другой. Края пластинок должны быть параллельны друг другу. После прикрепления пластинок к конструкции отмечают на них номер и дату установки маяка. По замерам расстояния между рисками определяют величину раскрытия трещины.

Рис. 3. Пластинчатый маяк из двух окрашенных пластинок 1 - пластинка, окрашенная в белый цвет; 2 - пластинка, окрашенная в красный цвет; 3 - гипсовые плитки; 4 – трещина

3. Устройства  контроля ширины трещин

Отечественными  и зарубежными производителями сложного аналитического и испытательного оборудования был разработан широкий диапазон приборов контроля ширины трещин в стенах зданий и сооружений.

В данной работе мне бы хотелось рассмотреть подробнее  продукт итальянской фирмы «CONTROLS», импортируемый в Россию компанией «Аврора», 58-C0219/SET Set of crack spy (Устройства контроля ширины трещин).

Применяются данные устройства для измерения ширины трещин в различных положениях. Изготовлены  из плексигласа и ПВХ.

Основные характеристики:

o Использование  внутри и снаружи помещений

o Контроль раскрытия  или закрытия трещин с точностью  1 мм

o Карточки для  регистрации трещин, поставляемые  с каждым устройством, которые  упрощают контроль

o Возможность  отслеживания как вертикального,  так и горизонтального смещения

Данный набор  включает в себя:

58-C0219/A1 Стандартное  устройство контроля ширины трещин  в стенах. Упаковка из 5 шт. Стандартное  размещение. Контролирует горизонтальное  и вертикальное смещение между  концами трещин.

58-C0219/B1 Устройство контроля ширины трещин для углов Размещение в углах. Контролирует горизонтальное и вертикальное смещение на концах трещин в углу.

58-C0219/C1 Устройство  контроля ширины трещин для  полов Размещение на полу. Контролирует  осадку полов относительно стен  или стоек.

58-C0219/D1 Устройство  контроля ширины трещин из-за  разности уровней Разность уровней/Контроль  смещения. Контролирует смещение  на концах трещины при смещении  плоскости одной поверхности  относительно другой.

Рис. 4. Набор 58-C0219/SET Set of crack spy

Рис. 5. Устройство установлено  на трещину