CC BY
26УДК 624.07
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЯ ФУНДАМЕНТНЫХ ПЛИТ АРМИРОВАННЫХ
КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРОЙ
Курлапов Д.В., Милютин Б.Г, Хабарков А.В
Военный институт (инженерно-технический) Военной академии материально-технического обеспечения имени генерала
армии А.В. Хрулева, (ВИТУ),
г. Санкт-Петербург
Аннотация. В результате обследования монолитных железобетонных конструкций фундаментных плит хранилищ были обнаружены дефекты, связанные с усадкой бетонной смеси при неравномерном прогреве во время бетонирования при отрицательных температурах. Дефектами обследованных конструкций являются трещины глубиной более защитного слоя бетона.
Ключевые слова: композитная арматура; фундаментная плита; техническое обследование; дефекты; инъектирование; проверочные расчеты; трещины.
ВВЕДЕНИЕ
Техническое обследование фундаментных плит хранилищ проводилось в августе ...сентябре 2015 года. На момент обследования выполнены фундаментные плиты хранилищ, выставлены стальные каркасы армирования колонн и стен строящихся сооружений. Фундаментные плиты хранилищ выполнены в феврале. апреле 2015 года. С целью уточнения геометрических размеров фундаментных плит и определения состояния фундаментных плит были выполнены визуальный осмотр и необходимые обмеры, проведены инструментальные измерения. Толщина плит 0,7 м. Плиты прямоугольные в плане с размерами 30,6x40,6 м.
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ
Для анализа скрытых от обзора дефектов конструкций в необходимых местах были произведены вскрытия и произведена оценка физико-механических характеристик по
существующим методикам [1, 2, 3].
Для уточнения прочности бетона фундаментных были отобраны образцы (керны). Обследование грунтов основания и фундаментов производилось с помощью шурфов.
Обследуемые фундаментные плиты хранилищ расположены в Мурманской области [4].
Согласно [5] район по снеговой нагрузке - V, по ветровой - IV.
В геологическом строении района принимают участие 5 генетических типов грунтов:
- современные техногенные насыпные грунты
- торфяно-болотные отложения (ЪОГУ);
- современные морские отложения (шО!^;
- верхнеплейстоценовые ледниковые отложения
- кристаллические горные породы архей-протерозойского возраста (уАЯ).
Для выявления фактического состояния фундаментной плиты хранилища были отрыты 4
шурфа, за границами плиты глубиной 1,5.2,0 м от уровня верха фундаментной плиты и в центре плиты выбурен керн. На основании результатов лабораторных исследований грунтов основания фундаментных плит хранилищ гранулометрический состав песчано-гравийной смеси соответствует проекту. На основании результатов динамического зондирования коэффициент уплотнения грунтов основания фундаментных плит хранилищ соответствует требованиям проектной документации.
С целью выяснения конструкции, обнаружения дефектов и повреждений был произведен натурный осмотр фундаментной плиты хранилища, выполнены необходимые обмеры, местные вскрытия и зондирование конструкций фундаментов для выявления их фактического состава и технического состояния скрытых элементов. В ходе обследования производилась фотофиксация дефектов. Разбивка выработок осуществлена на основании плана фундаментной плиты хранилища, представленного заказчиком, результатов визуального осмотра фундаментной плиты с дефектами. Планово-высотная привязка выработок произведена инструментально от существующих пунктов геодезической сети и отнесена к верху фундаментной плиты хранилища. Система высот -Балтийская. За отметку 0,000 м принята отметка чистого пола первого этажа хранилища. Абсолютная отметка в Балтийской системе высот - плюс 68,450 метров.
ИССЛЕДОВАНИЕ
В процессе обследования установлено следующее.
Фундаментная плита хранилища выполнена на искусственном основании, состоящем из слоя песчано-гравийной смеси и уплотненного щебня, подстилающим грунтом является природный скальный грунт (ИГЭ-5а, ИГЭ-5б). Мощность слоя песчано-гравийной смеси -0.0,68 метра. Мощность слоя уплотненного щебня -0,5.0,6 метра. По результатам испытания песчано-гравийной смеси содержание песка в ПГС составляет 77,1 %, содержание гравия 22,9 %.
Динамическим зондированием установлено, что по условному сопротивлению динамическому зондированию (ра) по глубине грунт основания однороден и относится к песчано-гравийной смеси. Обследуемая толща грунта основания составила к = 1,6...2,3 м. Коэффициент уплотнения соответствует проектному коэффициенту уплотнения Ку = 0,96.
Фундаментная плита с двойным армированием сетками из стержней диаметром 18 АСК-18-800/50. Размер ячейки сеток нижнего и верхнего армирования 200^200 мм. В местах опирания колонн для нижней сетки шаг уменьшен за счет дополнительных стержней диаметром 18 АСК-18-800/50 и размер ячейки составляет 100*100 мм [6]. Защитный слой бетона для стержней верхнего армирования составляет 30 мм, для стержней нижнего армирования - 45 мм. В соответствии с проектом класс бетона по прочности на сжатие фундаментной плиты хранилища - В25. По результатам испытания отобранных кернов прочность бетона фундаментной плиты на сжатие - В25. По периметру фундаментной плиты хранилища выполнена обмазочная гидроизоляция.
По результатам проверочных расчетов фундаментная плита хранилища имеет значительный запас прочности. Момент трещинообразования фундаментной плиты хранилища значительно превышает момент в фундаментной плите от внешней нагрузки. Осадка фундаментной плиты хранилища составляет 0,4 мм.
В ходе обследования фундаментной плиты хранилища выявлены трещины с шириной раскрытия до 0,6 мм на глубину до 500 мм (рис.1). Трещины в фундаментной плите хранилища не силового характера и не связаны с неравномерной осадкой основания. Причиной появления трещин является неравномерная усадка бетона во время прогрева при бетонировании с отрицательной температурой наружного воздуха.
В соответствии с результатами обследования фундаментных плит хранилищ ремонт дефектов должен осуществляться инъектированием под давлением через
пакеры специальных ремонтных составов с предварительной подготовкой трещин.
В состав работ по инъектированию, рассматриваемых технологической картой входят: подготовка поверхности; установка пакеров; устройство герметизации трещины; устройство заполнения трещины составом; удаление пакеров и зачистка поверхности стен [7].
Подготовка поверхности в зонах инъектирования и лечения трещин заключается в очистке бетона до неразрушенного слоя бетона. Трещины с общим раскрытием до 1 мм могут быть очищены с помощью механизированного инструмента. После очистки трещин их следует инъецировать. Трещина, находящаяся между пакерами герметизируется для блокирования выхода инъекционной смолы во время инъектирования (например, материалом Sikadur®31, HILTI CC 412-1 или HIT-RE 500).
Инъекции проводятся двумя способами:
- с установкой внутренних пакеров в пробуренные отверстия;
- с наклейкой пакеров на трещину.
Инъекционные отверстия пробуривают с
подсечением плоскости трещины под углом 30°.. .45° к поверхности фундаментной плиты или непосредственно в трещину. Угол наклона и глубина отверстий зависят от конкретной ситуации, однако для качественного заполнения полости трещины предпочтительнее попасть в ее середину. Для производства инъекционных работ в пробуренные отверстия устанавливают инъекторы, снабженные обратным клапаном (пакеры). Инъекторы закрепляют в отверстиях специальными резиновыми уплотнителями. В качестве инъекторов рекомендуется применять металлические разжимные пакеры диаметром 12.13 мм, с глубиной заделки до 50.80 мм. Расстояние между инъекторами (пакерами) составляет 250.400 мм (меньшее расстояние для трещин с меньшей шириной раскрытия) (рис.2).
Рисунок 1- Трещина в фундаментной плите хранилища. Маяк над трещиной
Рисунок 2 - Схема санации железобетонной конструкции
В соответствии с результатами обследования фундаментных плит хранилищ ремонт дефектов должен осуществляться инъектированием под давлением через пакеры специальных ремонтных составов с предварительной подготовкой трещин.
В состав работ по инъектированию, рассматриваемых технологической картой входят: подготовка поверхности; установка пакеров; устройство герметизации трещины; устройство заполнения трещины составом; удаление пакеров и зачистка поверхности стен [7].
Подготовка поверхности в зонах инъектирования и лечения трещин заключается в очистке бетона до неразрушенного слоя бетона. Трещины с общим раскрытием до 1 мм могут быть очищены с помощью механизированного инструмента. После очистки трещин их следует инъецировать. Трещина, находящаяся между пакерами герметизируется для блокирования выхода инъекционной смолы во время инъектирования (например, материалом Sikadur®31, HILTI CC 412-1 или HIT-RE 500).
Инъекции проводятся двумя способами:
- с установкой внутренних пакеров в пробуренные отверстия;
- с наклейкой пакеров на трещину.
Инъекционные отверстия пробуривают с
подсечением плоскости трещины под углом 30°...45° к поверхности фундаментной плиты или непосредственно в трещину. Угол наклона и глубина отверстий зависят от конкретной ситуации, однако для качественного заполнения полости трещины предпочтительнее попасть в ее середину. Для производства инъекционных работ в пробуренные отверстия устанавливают инъекторы, снабженные обратным клапаном (пакеры). Инъекторы закрепляют в отверстиях специальными резиновыми уплотнителями. В качестве инъекторов рекомендуется применять металлические разжимные пакеры диаметром 12.13 мм, с глубиной заделки до 50.80 мм. Расстояние между инъекторами (пакерами) составляет 250.400 мм (меньшее
расстояние для трещин с меньшей шириной раскрытия) (рис.2).
Для ограничения расхода инъекционного раствора, трещину между пакерами зачеканивают (заклеивают) специальными растворами в соответствии с инструкцией производителя инъекционного раствора.
Вертикальные трещины всегда должны инъецироваться снизу вверх. Как только инъекционная смола начинает просачиваться из следующего (соседнего) пакера, инъекцию в данный первый следует прекратить, пакер
загерметизировать. Далее переходят к следующему пакеру. По завершению инъектирования сами инъекционные каналы/пакеры, а также герметизирующий материал между каналами удаляются.
Схема технического решения санации железобетонной конструкции в зоне трещины с использованием наружных (наклеенных) пакеров представлена на рис.3.
Рисунок 3 - Установка наклеиваемого пакера
Поверхность бетона вдоль трещины должна быть прочной, сухой на поверхности, чистой, без масла и смазки. Весь сыпучий материал и цементное молоко вдоль трещины следует убрать ручными инструментами. Продувать трещину следует сухим воздухом без смазки.
Основные работы по заделке трещин выполняют в следующем порядке:
- подготовка герметизирующего материала для заделки поверхности трещин.
- с помощью герметизирующего материала на трещину устанавливаются пакеры, оставляя отверстие для заливки полимерного состава.
- все трещине полностью заделываются герметизирующим материалом, в виде полос толщиной не менее 50*2 мм. После чего герметизирующему материалу необходимо дать застыть в течение заданного времени.
- после заливки смолы пакеры и герметизирующий материал можно снимать плоской стамеской. При необходимости, можно отшлифовать поверхность бетона шлифовальной машиной.
При использовании состава на основе микроцемента после закрепления инъекторов производится контрольное нагнетание в отверстие воды для увлажнения бетонной поверхности. Контрольное нагнетание покажет наличие гидравлической связи между пробуренными отверстиями и имеющимися трещинами, а также ориентировочный расход инъекционного состава.
Во время инъектирования часть воды будет вытесняться из порового пространства через трещины подаваемым составом. Нагнетание производят до появления состава из соседнего инъектора, после чего нагнетание производят в него.
Наблюдения ведут за каждым отверстием и результаты заносят в журнал.
При нагнетании ремонтных составов на базе полиуретановых смол должна соблюдаться следующая очередность:
- инъектирование производят общедоступными одноканальными насосами с низким, средним или высоким давлением.
- предварительное назначение предельно допустимого давления инъектирования сделано лишь приближенно и должно обязательно проверяться пробным нагнетанием и наблюдением за раскрытием трещин по гипсовым маякам и трещиномерам. При этом необходимо особое внимание обратить на недопустимость высоких давлений, которые представляют опасность в отношении раскрытия имеющихся трещин,-особенно при нагнетании составов густой консистенции на базе микроцементов.
Результаты работ по «лечению» трещин считают удовлетворительными, в случае если:
- при визуальном осмотре отсутствует незаполненные ремонтным составом участки трещин;
- при проверке ультразвуковым прибором отсутствует наличие трещины.
В противном случае производят бурение дополнительных инъекционных отверстий и нагнетание в них ремонтных составов.
При производстве ремонтных работ выбор способов устранения дефектов в конструкции фундамента осуществляем на основании изучения и установления причин их возникновения, а также
оценки их влияния на эксплуатационные показатели конструкции.
ВЫВОД
Так как имеющиеся дефекты и повреждения не приводят к уменьшению несущей способности фундаментной плиты хранилища, техническое состояние фундаментной плиты хранилища следует признать работоспособным. Рекомендуется произвести заделку трещин, в соответствии с предложенными рекомендациями, после выполнения работ по возведению конструкций надземной части хранилища. При бетонировании стен хранилища избегать технологических швов в створе трещин фундаментной плиты хранилища. На период возведения конструкций надземной части сооружения производить мониторинг состояния фундаментной плиты хранилища.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гроздов В.Т. Техническое обследование строительных конструкций зданий и сооружений. -СПб.: Издательский Дом KN+, 2004. - 140 с.
2. Колчунов В.И., Кащавцев А.А., Андросова Н.Б. Исследование деформирования и разрушения составных железобетонных балок в запредельных состояниях. Строительство и техногенная безопасность. №4(56) - 2016. - С.76-79.
3. СП13-102-203. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений. -М.: ФГУП ЦПП. 2004.
4. СП131.13330.2012«Строительная климатология» Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* (с Изменением N 2). - М.: ФГУП ЦПП. 2012.
5. СП20.13330.2011«Нагрузки и воздействия» Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*- М.: ФГУП ЦПП. 2011.
6. ГОСТ31938-2011«Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций» - М.: ФГУП ЦПП. 2012.
7. Руководство по усилению железобетонных конструкций композитными материалами (в развитие СП 52-101-2003, М., НИИЖБ, Интераква).
REFERENCES
1. The grapes V. T. Technical inspection of construction of buildings and structures. □ SPb.: Publishing House KN+, 2004. □ 140 C.
2. Kolchunov V. I., Kasantsev A. A., Androsova N. B. The study of deformation and failure of composite reinforced concrete beams in limit state. Construction and industrial safety. №4(56) - 2016. - P. 76-79.
3. СП13-102-203. Rules of examination of bearing building structures of buildings and structures. □ Moscow: FGUP CPP. 2004.
4. СП131.13330.2012"Construction climatology" the Updated edition of SNiP 23-01-99* (with Change in N 2). □ Moscow: FGUP CPP. 2012.
5. Cn20.13330.2011 "Loads and impacts" Actualized edition of SNiP 2.01.07-85*0 Moscow: FGUP CPP. 2011.
6. rOCT31938-2011"composite polymer Reinforcement for reinforcement concrete structures" □ Moscow: FGUP CPP. 2012.
7. Manual strengthening reinforced concrete structures with composite materials (in the development of SP 52-101-2003, M., NIIZHB, Interakva).
TECHNICAL SURVEY OF FOUNDATION SLABS REINFORCED WITH COMPOSITE
REBARS
Kurlapov D. V., Milutin B. G., A. V. Habarov
Summary. In a survey of monolithic reinforced concrete constructions bed plates storage was discovered the defects associated with shrinkage of concrete mixtures with nonuniform heating during concreting at low temperatures. Defects of the inspected structures are cracks deeper than the protective layer of concrete.
Key words: composite rebar; base plate; technical inspection; defects; injection; testing; calculations; cracks.
