CC BY
153
УДК 692.238:69.059.4
ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ БАЛКОНОВ В ЖИЛЫХ ДОМАХ ПОСЛЕ ДЛИТЕЛЬНОГО СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ
В АТМОСФЕРНОЙ СРЕДЕ
Н. В. Савицкий, д. т. н., профессор, А. А. Тытюк, к. т. н., доц., А. А. Тытюк, магистр, С. В. Богаченко, магистр
Ключевые слова: техническое состояние, железобетонные балконы, ремонт и сроки эксплуатации.
Постановка проблемы и актуальность. В действующих на сегодняшний день строительных нормах по защите от коррозии строительных конструкций [1] не определены методы и способы определения долговечности железобетонных конструкций, которые эксплуатируются в агрессивных условиях.
Как показывает опыт, многие железобетонные конструкции получают значительные дефекты и повреждения до окончания срока их службы. Зачастую это приводит к преждевременному разрушению или авариям. Так, например, в Луганске 15 октября 2008 года после обрушения аварийного балкона погиб пенсионер, а в Одессе 20 июля 2009 года фрагмент железобетонной плиты упал на голову прохожему. Список таких происшествий в Украине может быть продолжен.
Кроме того, прогнозирование межремонтных сроков эксплуатации и планирование своевременных мероприятий по поддержанию их в рабочем состоянии может существенно снизить затраты на их восстановление и обеспечение их долговечности на весь период эксплуатации.
Эксплуатационные сроки гражданских и промышленных зданий, построенных в 1950 -1960 годы, подходят к концу и проблема оценки их состояния и обеспечения их дальнейшей долговечности является очень актуальной.
Цель исследований. Целью работы является проведение натурных обследований железобетонных конструкций балконов для оценки их технического состояния после продолжительного периода эксплуатации. Также необходимо установить причины, влияющие на долговечность этих конструкций и вследствие этого разработать мероприятия по восстановлению их эксплуатационных свойств.
Изложение основного материала. Для решения поставленной задачи были проведены натурные обследования балконов жилых домов жилмассива Приднепровск Самарского района города Днепропетровска по методике [2]. Основное количество зданий на этом жилом массиве было построено в 1950 -1970 годы, то есть срок эксплуатации конструкций составил 60 -40 лет.
На основании предварительного (рекогносцировочного) обследования было установлено, что по конструктивным признакам балконов и месторасположению жилых домов их можно разделить на две следующие группы:
1-я группа: ул. 60 лет Октября, ул. Космонавта Волкова, ул. Станиславского, ул. Кольская, ул. Таманская, ул. Рассветная, ул. Электрическая;
2-я группа: ул. Вознюка, ул. Роторная д. 23а, ул. 20 лет Победы.
Жилые дома 1-й группы построены в 1950-е годы.
Конструкция балконов в этих домах состоит из двух сборных консольных железобетонных балок и трех сборных железобетонных плит, которые опираются на эти балки. Балки защемлены в стенах жилых домов и имеют переменную высоту сечения по их длине. Высота балок в опорной части составляет 300 мм. Ширина балок 160 мм. Нижняя часть балок имеет декоративные уступы для архитектурного оформления.
Продольная рабочая арматура балок принята в виде 2 гнутых стержней, которые расположены в верхней и нижней зонах балок. Диаметр стержней при вскрытии арматуры составил 15 мм. В качестве поперечной арматуры приняты стержни диаметром 10 мм и шагом 200 мм.
Сборные плиты балконов имеют длину 1 750 мм, ширину 400 мм и толщину 70 мм. Армированы они сеткой, которая расположена в нижней части плит и в которой продольная арматура имеет диаметр 12 мм, а поперечная - 8 мм.
Жилые дома 2-й группы построены в 1970 - 1980 годы. Конструкция балконов в этих домах представляет собой сборные железобетонные плиты, которые защемлены в кирпичной кладке. Ширина пролета плит 780 мм. Длина плит 3 000 мм. Толщина плиты переменная - от 75 мм с края до 100 мм возле стены, что обеспечивает уклон для водостока.
На основании вскрытия и замеров в поврежденных плитах было установлено армирование плит балконов. Оно состоит из верхней сетки, которая уложена по всей площади плиты и имеет рабочую арматуру диаметром 12 мм с шагом 150 мм. В нижней зоне плит уложены сетки в два слоя: в торцах плиты короткие и продольная узкая на всю длину плиты. Диаметр арматуры этих сеток составляет 6 - 8 мм, а шаг 100 - 150 мм.
Первой стадией натурных обследований являлся визуальный осмотр конструкций балконов снизу, который включал в себя также фотофиксацию дефектов и повреждений. Изучались условия эксплуатации, общее техническое состояние, состояние защитного слоя и степень коррозии арматуры. Особое внимание уделялось зоне консольной заделки балок и плит в стену.
По результатам визуального осмотра можно сделать вывод, что практически все балконы имеют дефекты и повреждения в виде отслоения защитного слоя бетона балок и плит и коррозии арматуры. На рисунках 1, 2 показаны характерные дефекты балок и плит соответственно балконов первой группы. Наблюдается полное разрушение защитного слоя бетона, трещины вдоль арматурных стержней и коррозия рабочей продольной арматуры балок. На рисунке 3 показаны характерные дефекты плит балконов второй группы. Наблюдается полное или частичное отсутствие защитного слоя бетона и коррозия нижних сеток арматуры.
Основной причиной появления вышеуказанных дефектов можно считать отсутствие по верху плит сливов из оцинкованной кровельной стали и отсутствие на нижней поверхности плиты по контуру капельника, вследствие чего происходило увлажнение нижней зоны конструкций балконов. Второй причиной является нейтрализация защитного слоя бетона. При обследовании во многих случаях, кроме этого, установлены нарушения в толщине защитного слоя при изготовлении ж/б балок и плит. В этих случаях наблюдается более интенсивное развитие коррозионных процессов в арматуре конструкций.
Для уточнения прочности бетона конструктивных элементов балконов проводилось инструментальное испытание неразрушающим методом (Прибор «Оникс-2.4») по требованиям
[3].
Инструментальной оценке прочности подвергался бетон плит и балок балконов.
На основании полученных результатов можно сделать вывод, что прочностные характеристики этих конструкций находятся в нормальном состоянии. Прочность бетона балок и плит составляет от 34, 2 МПа до 37, 7 МПа, что соответствует классу бетона В30. В случаях интенсивного разрушения защитного слоя бетона прочность меньше и составляет 26,0 МПа, что соответствует классу бетона В20.
После проведения визуального и инструментального обследований была произведена оценка категорий технического состояния железобетонных конструкций по четырём группам: нормальное, удовлетворительное, не пригодное к нормальной эксплуатации, аварийное.
1. Нормальное - прочность бетона не ниже проектной, величина защитного слоя бетона меньше проектной до 20%, а класс бетона по водонепроницаемости на одну ступень; величина прогиба и ширина раскрытия трещин не превышают допустимую по нормам; ионов хлора в бетоне защитного слоя не обнаружено; потери площади сечения рабочей арматуры нет.
2. Удовлетворительное - величина защитного слоя бетона меньше проектной (до 30 %) на площади менее 30 % поверхности. Потеря площади сечения рабочей ненапрягаемой арматуры и закладных деталей вследствие коррозии не превышает 5 %.
3. Не пригодное к нормальной эксплуатации - потеря площади сечения рабочей арматуры и закладных деталей вследствие коррозии превышает 5 %; ширина раскрытия трещин, вызванных эксплуатационными воздействиями, на уровне арматуры превышает допустимую по действующим нормам.
4. Аварийное - разрыв отдельных стержней рабочей арматуры в растянутой зоне, выпучивание арматуры в сжатой зоне; раздробление бетона и выкрошивание заполнителя в сжатой зоне.
Всего обследованию подлежало 177 балконов первой группы и 244 балкона второй группы. На основании полученных результатов был проведен статистический анализ по соответствию элементов конструкций разных типов балконов категориям технического состояния.
Рис. 1. Внешний вид балки балкона дома по адресу ул. Станиславского, д. № 5, кв. 10
Рис. 2. Внешний вид плит балкона дома по адресу ул. Электрическая, д. № 5, кв. № 16
Рис. 3. Внешний вид плит балкона дома по адресу ул. Возняка, д. № 1 б, кв. № 5
Установлено, что по техническому состоянию в 1-й группе балконов в аварийном состоянии находятся 8 % плит и 2 % балок. В непригодном для нормальной эксплуатации состоянии находятся 23 % плит, 23 % балок (рис. 4 и 5). В 1-й группе балконов в нормальном состоянии находятся соответственно 13 и 24 % конструкций. Больше половины конструкций находится пока в удовлетворительном состоянии. А это значит, что необходимо разрабатывать мероприятия по продлению их срока службы путем ремонтно-восстановительных работ.
Рис. 4. Распределение плит балконов первой группы по техническому состоянию
Рис. 5. Распределение балок балконов первой группы по техническому состоянию
I (епригодное для экгплултл 1ИИ 21%
Удовлетворительное
76 К
Рис. 6. Распределение плит балконов второй группы по техническому состоянию
Установлено, что по техническому состоянию о 2-й группе балконов в аварийном состоянии находятся 1 % плит и соответственно 21 % плит в непригодном для нормальной эксплуатации состоянии (рис. 6). Однако в нормальном состоянии находится всего лишь 2 % плит от общего количества. Три четверти балконных плит 2 группы пока находятся в удовлетворительном состоянии. Срок эксплуатации балконов 2 группы меньше на 20 лет по сравнению с балконами первой группы. Однако они также требуют срочных мероприятий по их восстановлению и усилению.
Значительных повреждений бетона и арматуры можно было бы избежать при умении прогнозирования и своевременном проведении ремонта железобетонных конструкций.
Выводы. По результатам обследований железобетонных конструкций балконов можно сделать вывод, что прогнозирование межремонтных сроков эксплуатации является необходимым условием эксплуатации зданий и сооружений. С экономической точки зрения затраты на капитальный ремонт или полную замену балок и плит балконов гораздо выше, чем стоимость межремонтных работ за весь период эксплуатации.
На основании проведенных работ по оценке технического состояния конструкций балконов необходимо выполнить по их ремонт. На данный момент для выполнения ремонта железобетонных конструкций с повреждениями, вызванными нейтрализацией бетона защитного слоя кислыми газами, воздействием ионов-активаторов и обусловленной этим коррозией арматуры, железобетонные конструкции для дальнейшего их ремонта разделены на следующие группы:
а) с нейтрализованным бетоном защитного слоя и коррозией арматуры и уменьшением площади сечения арматуры до 30 %;
б) с нейтрализованным бетоном защитного слоя и коррозией арматуры, уменьшением площади сечения арматуры более 30 %.
Для проведения ремонта железобетонных конструкций группы "а" рекомендуется провести следующие мероприятия:
1. Удаление дефектного, поврежденного и нейтрализованного бетона, вскрытие (обнажение) арматуры, подверженной коррозии.
2. Очистка стальной арматуры.
3. Консервация и антикоррозионная защита арматуры.
4. Подготовка поверхности старого бетона для обеспечения сцепления (адгезии) между новым и старым бетоном.
5. Восстановление бетона защитного слоя.
6. Выравнивание (шпаклевка) поверхности бетона.
7. Антикоррозионная защита бетона.
Для проведения ремонта железобетонных конструкций группы "б" рекомендуется провести следующие мероприятия:
1. Удаление дефектного, поврежденного и нейтрализованного бетона, вскрытие (обнажение) арматуры, подверженной коррозии.
2. Очистка стальной арматуры.
3. Усиление конструктивных элементов.
4. Антикоррозионная защита элементов усиления.
5. Подготовка поверхности старого бетона для обеспечения сцепления (адгезии) между новым и старым бетоном.
6. Восстановление бетона защитного слоя.
7. Выравнивание (шпаклевка) поверхности бетона.
8. Антикоррозионная защита бетона.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии / Госстрой СССР. -М. : ЦИТП Гсстроя СССР, 1986. - 48 с.
2. Березюк А. Н., Савицкий Н. В., Шимон Н. И., Гузеев Е. А., Баташева К. В.
Диагностика и оценка технического состояния строительных конструкций. - Днепропетровск, 1996. - 176 с.
3. ГОСТ 22690-88 "Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля".
