Дефекты бетонных конструкций

Использование бетона в строительстве началось с 20 века. Этот универсальный материал позволил возводить надежные подпорные конструкции, многоэтажные здания, мосты, подземные и гидротехнические сооружения и пр. Рассматриваемый в начале применения как инертный и нечувствительный к внешнему воздействию материал, бетон со временем оказался потенциально подверженным деградации.

В результате воздействия атмосферных факторов и агрессивных сред появляются дефекты бетонных конструкций, сокращающие срок эксплуатации строительных объектов.

Производственные дефекты железобетонных конструкций

Значительная часть дефектов ж/б конструкций связана с нарушениями технологии их производства, которые приводят к появлению:

• неровностей лицевой поверхности — наплывов, утолщений, острых граней, нарушения горизонтальных и вертикальных плоскостей, выпирание щебня и гравия. Для устранения неровностей требуется затирка, штукатурка, шлифовка и другие дополнительные работы;
• каверны и ячейки на поверхности бетонной конструкций возникают в результате проникновения в рабочий раствор воздушных пузырьков, скопления воздуха при уплотнении вибрацией, расслоения и усадки смеси во время резких температурных перепадов и пр. ;
• раковины – могут быть поверхностными, глубинными и сквозными, чаще всего встречаются в монолитных бетонных конструкциях. Дефект вызван низкой культурой производства и нарушениями основных требований технологии формовки бетона (неправильный подбор состава смеси, неправильной укладкой и уплотнением, насыщением конструкции и узлов гибкой и жесткой арматурой, малым защитным слоем, скоплением закладных деталей);
• пустоты — представляют собой участки с образованием полостей и разрывов неопределенных размеров при полном отсутствии бетона. Чаще всего возникают в конструкциях, насыщенных арматурой, в местах скопления и перекрещивания закладных деталей, тонкостенных ж/б изделиях, при бетонировании колонн;
• выемки и вспучивание – происходит при разрушении крупного заполнителя. Конструкции, ослабленные большим количеством таких дефектов, чаще всего нуждаются в усилении;
• трещины – могут в дальнейшем раскрываться и стать причиной развития других деформаций. В железобетонных конструкциях появление трещин вызывается недостаточным армированием, отсутствием пространственной жесткости, температурно-усадочными явлениями. Также трещины могут вызываться нарушением технологии изготовления бетонных элементов, их транспортировки, хранения и монтажа.

Каждый дефект бетонных и железобетонных конструкций характеризуется причинами, размерами, объемом повреждений и прогнозом его возможного развития.

Эксплуатационные дефекты

В зависимости от интенсивности воздействия окружающей среды или условий эксплуатации, внутренняя структура железобетона может иметь следующие дефекты:

• выщелачивание – приводит к значительным потерям прочности бетона, коррозии арматурной стали и возникновении разрывов. К структурным нарушениям приводит сток пресной воды, который растворяет цемент, постепенно обнажая сталь и заполнители;
• карбонизация – проявляется в виде серьезных структурных нарушений, при которых сталь теряет прочность, и железобетонная конструкция рискует сломаться. Дефект образуется из-за реакции цемента с CO2, находящимся в воздухе. Химическая реакция снижает pH бетона с 13 до 9. Когда основная зона карбонизации достигает арматуры, сталь быстро ржавеет и в последствие разрушает бетон;
• хлорид-ионная коррозия – ведет к растрескиванию и местному разрушению бетона, уменьшению сечения арматуры из жаропрочной стали, появлению ржавчины на поверхности ж/б изделия в виде неэстетичных пятен. Причиной разрушений являются ионы хлорида, присутствующие в морской воде, бассейнах и некоторых видах заполнителей. Они проникают через трещины в бетоне, вызывая повреждение и интенсивную коррозию стали;
• внутренняя сульфатная реакция – проявляется в глубоком растрескивании бетона. Дефект образуется при контакте эттрингита (молодого бетона) с сульфатами, поступающими из морской воды, почвы или удобрений;
• замерзание/оттаивание – сезонные циклы ведут к внутреннему растрескиванию из-за набухания бетона в сердцевине, а также поверхностному его отслаиванию под действием противогололедных солей.

Все виды дефектов бетонных и железобетонных конструкций должны своевременно выявляться для возможности принять меры к остановке разрушительных процессов в материале, а также с целью безопасной эксплуатации строительных объектов в течение установленного проектом срока.

Устранение дефектов бетона

Регламентные обследования бетонных конструкций, своевременное выявление характерных дефектов и определение причин их возникновения проводятся сертифицированными строительно-техническими экспертами. Это позволяет определить наиболее эффективный способ устранения дефектов бетона, а также предотвратить их появление в процессе дальнейшей эксплуатации объекта. Так:

• все разновидности поверхностных дефектов зачищаются, подвергаются бетонированию или усилению;
• появившиеся трещины расшиваются и заполняются бетоном;
• в целях профилактики выщелачивания создается система отвода осадочных вод. В процессе ремонта бетонирование проводится по размытым поверхностям;
• при высоких факторах риска карбонизации эксперты рекомендуют использовать низкопористый бетон с минимальным содержанием портландита, чтобы уменьшить реакцию с CO2;
• при хлорид-ионной коррозии в качестве армирующего материла необходимо применять нержавеющую сталь или защищать металлические стержни цинковым покрытием. Также при формировании ж/б изделия рекомендуется использовать низкопористые бетоны;
• при рисках образования внутренней сульфатной реакции следует обращать внимание на интенсивность воздействия. Если сульфатные реакции достаточно сильные, необходимо переходить на менее щелочной бетон с низкой экзотермической реакцией;
• при большом количестве циклов замораживания/оттаивания нужно использовать незамерзающие заполнители и не заливать слишком много воды в рабочий раствор.

Бетон на протяжении всего срока службы подвергается многим видам деформаций и нагрузок, которые могут стать причиной появления различного рода дефектов. Чтобы сохранить прочность ж/б конструкций в течение всего заявленного срока эксплуатации, необходимо проводить строительно-технический аудит и своевременно устранять выявленные дефекты.

Поделиться: