Дефекты несущих конструкций зданий и сооружений, способы их устранения

  Появление трещин и даже отслаивание наружной версты кладки характерно для стен, выложенных из однородного материала, например кирпича, но на сильно перегруженных участках. Перенапряжение приводит сначала к появлению отдельных трещин высотой в два-три ряда кладки. При напряжениях, составляющих 70...90% разрушающих, происходит дальнейшее развитие трещин, их распространение на несколько рядов. После этого наступает аварийное состояние кладки, вспучивание наружной версты или всего простенка (рис.. 4, б).

  Конструктивные  деформации стен из сборных деталей возникают из-за интенсивности их нагрузки, температурно-влажностных перемещений и усадки бетона. В таких конструктивно расчлененных стенах расчетные нагрузки воспринимают отдельные диски-панели. В результате неточности монтажа или изготовления одна или несколько деталей стены могут оказаться в экстремальных условиях перенапряжения. Трещины на их поверхности появляются, когда возникающие усилия растяжения превышают предел прочности материала. Естественно, что эти трещины в первую очередь образуются в ослабленных бороздами местах или в зоне перемычек.

  Трещины в отделочном слое — довольно частое явление, связанное с усадкой бетона и воздействием температурно-влажностного режима окружающей среды. На рис. 5 показан характерный пример деформаций, вызванных усадкой бетона при высыхании, усиленных экстремальными условиями эксплуатации  (Якутия).

  Коррозия  стен может быть следствием пониженных термических характеристик панелей. В результате конденсации паров возможно накопление влаги в толще конструкции и потеря ею теплозащитных свойств. С этой точки зрения наименее благоприятны конструкции с расположением теплоизоляционного слоя у внутренней поверхности стены или пароизоляции — у наружной ее поверхности (рис. 6). На первой стадии коррозия проявляется в виде тонких трещин по направлению заложенной в стену арматуры, затем отслаивания и осыпания наружного слоя. Одновременно корродирует оголенная арматура и другие закладные детали из стали.

Рисунок  6.   Деформация   стеновых  панелей  вследствие  нарушения   тепловлажностного   режима:

  а—в — схема механизма конденсации паров в ограждениях различной конструкции (а — с паростойким слоем на внутренней поверхности и защищённой им теплоизоляцией; б – то же, без защитного пароизоляционного слоя; в - с теплоизоляцией и паростойким слоем у наружной поверхности);   г   —   схема  разрушения панелей; 1 – паростойкий слой; 2 — отделочный непаростойкий слой; 3 — теплоизоляционный; 4 — несущий; 5 — направление диффузии паров; 6 — зона выпадения  конденсата

  Выветривание  наружного слоя характерно и для участков стен, подверженных длительному намоканию из-за неисправности водосточных труб, карнизных сливов и других водозащитных элементов стены. Вода, впитываемая поверхностью панельной, блочной или кирпичной стены, разрушает материал, особенно если он недостаточно морозостоек.

  Наиболее  слабым местом ограждающих, конструкций из сборных деталей являются стыки. Например, при обследовании домов в Тюмени обнаружено: на 100 случаев дефектности стен 66 падает на промерзание и протечку стыков. Аналогичные данные получены на Украине и в других республиках страны. Характерным признаком промерзания стыков является сырая полоса, пятна плесени и иней или наледь на внутренней поверхности во время сильных морозов. Причин промерзания много. Одна из них — низкое качество деталей, неточности выполнения и сколы около кромок или неудачное расположение теплопроводных стальных закладных элементов, в результате чего образуются «мостики холода». Вторая — нарушение технических условий во время монтажа, например неполное уплотнение шва, применение для этого тяжелых, обладающих высокой теплопроводностью растворов и бетонов, а также плохая герметизация или использование недолговечных и неэластичных герметиков. Неплотное их примыкание или разрушение является причиной не только промерзания, но и протечек при косых дождях.

  Характерным дефектом деревянных стен является загнивание нижних венцов сруба или нижних частей щитов, примыкающих к цоколю. Эти элементы находятся в наиболее неблагоприятных условиях, часто подвержены сырости. В срубах загнивают и так называемые «остатки» угловых швов, особенно если проветривание этих «остатков» затруднено обшивкой, набитой   на   торцы   бревен.

  Методы  ремонта и усиления стен зависят от характера деформаций. Поврежденные конструкции, способные в дальнейшем нести нагрузки, восстанавливают, ликвидируя или смягчая дефектность. Стены с местным перенапряжением усиливают на локальных участках, а для повышения устойчивости и пространственной жесткости прибегают к серьезным мероприятиям, распространяемым на всё здание. Особое место занимают методы, направленные на улучшение теплотехнических и защитных свойств стен как конструкции, ограждающей внутренние помещения от влияния внешней среды. Инъецируют цементный раствор в трещины после устранения причины, их вызвавшей, а иногда и усиления стены специальной конструкцией. При заделке трещин важно, чтобы процесс деформации прекратился. Если же этот процесс продолжается, то заделка нерациональна, поскольку трещины раскроются вновь.

   Таким образом, к дефектам наружных стен крупнопанельных зданий

   1 Дефекты изготовления  стеновых панелей  крупнопанельных  зданий 

   Основными дефектами изготовления стеновых панелей  являются: снижение прочности бетона панелей; отступление от проектных размеров, превышающие допуски; пропуск или выполнение закладных деталей, не в соответствии с проектом; трещины и сколы бетона в панелях; непроектное армирование панелей; отклонение в плотности бетона панелей от проектных значений.

   Снижение  прочности бетона панелей приводит к уменьшению прочности стен. Чаще всего прочность бетона панелей оказывается ниже проектной из-за нарушения режима тепловой обработки панелей. Особенно опасен монтаж зданий из панелей, не набравших нужной прочности в зимних условиях, когда этот процесс происходит медленно, а нагрузки растут быстро.

   Отступление от проектных размеров стеновых панелей, превышающие допуски, затрудняют выполнение стыков панелей друг с другом и  с перекрытиями. При колебании  высоты панелей горизонтальный растворный шов получается разной толщины и  неоднородным. Это снижает прочность стен. При колебании длины панелей невозможно выполнить вертикальные швы между ними одинаковой толщины по всей высоте здания, к тому же затрудняется герметизация этих швов. При монтаже стен из панелей разных толщин нельзя расположить их в одной плоскости либо снаружи, либо внутри здания. Выход из вертикальной плоскости наружных поверхностей отдельных стеновых панелей недопустим по архитектурным соображениям. Отступление от одной вертикальной плоскости внутренней поверхности некоторых стеновых панелей наружных стен затрудняет качественное выполнение стыка этих панелей с панелями внутренних стен.

   Прочность и устойчивость крупнопанельных  зданий во многом зависит от стальных связей. Поэтому всякое отступление  от проекта в конструкции и расположении стальных связей приводит к снижению прочности и пространственной жесткости здания. При этом даже увеличение сечения связи не всегда повышает несущую способность панельных стен.

   Крупнопанельные здания должны быть устойчивы к прогрессирующему (цепному) разрушению в случае локального воздействия (взрыв газа или других взрывчатых веществ, пожар и т.п.). Эти требования означают, что локальные разрушения отдельных несущих конструкций не должны приводить к обрушению или разрушению соседних несущих элементов, на которые передается нагрузка, ранее воспринимавшаяся элементами, поврежденными аварийным воздействием. Устойчивость здания против прогрессирующего обрушения обеспечивается в основном за счет рационального конструирования связей между сборными элементами.

   Такие связи должны иметь высокую пластичность, т.е. допускать большие абсолютные деформации. Нельзя в связях допускать  выкалывание бетона или разрушение сварных швов. Слабейшим звеном должна быть собственно стальная связь, большие  пластические деформации которой обеспечивают необходимые пластические деформации всего соединения. Поэтому если поставить связь сечением, большим проектного или меньшей длины, то может произойти выкалывание бетона у анкеров связи или разрушение ее сварных швов, что приведет к прогрессирующему разрушению здания.

   Отсутствие  антикоррозийного покрытия закладных  деталей сокращает срок эксплуатации здания из-за преждевременного разрушения связей.

   Трещины и сколы в бетоне панелей появляются обычно при небрежной распалубке и неправильном складировании стеновых панелей. При этом часто происходит разрушение защитно-декоративного покрытия. Отколы кромок и углов панелей портят внешний вид фасада здания, усиливают проницаемость швов между панелями. Нарушение защитно-декоративного покрытия приводит к увлажнению от действия косых дождей ячеистого и легкого бетонов панелей, что может вызвать быструю коррозию арматуры панелей и увеличивает теплопроводность стен.

   Сквозные  вертикальные трещины не снижают  несущей способности панели на действие вертикальных усилий, но увеличивают проницаемость панели. Через сквозные трещины возможно проникание влаги и воздуха. Сквозные горизонтальные трещины зажимаются действием вертикальной нагрузки, однако и зажатые они снижают жесткость панели из плоскости стены.

   Наиболее опасны наклонные трещины в стеновых панелях, сильно снижающие прочность стен. Без усиления такие панели не могут быть использованы при монтаже здания.

   Уменьшение  расчетного проектного армирования  в железобетонных панелях снижает  их прочность. Уменьшение или отсутствие конструктивного армирования в бетонных панелях может привести к их разрушению при транспортировании и монтаже.

   Увеличение  плотности бетона по сравнению с  проектным снижает теплоизоляционные  свойства панели. Уменьшение плотности  бетона, как правило, уменьшает и его прочность.

   2 Дефекты монтажа  стеновых панелей  крупнопанельных  зданий 

   Основными дефектами монтажа стен крупнопанельных  зданий являются: некачественное выполнение горизонтальных и вертикальных стыков панелей; некачественное устройство стальных связей между панелями и между панелями и перекрытиями; смещение стеновых панелей из проектного положения; применение для монтажа непригодных панелей.

   Наибольшее  влияние на несущую способность  горизонтальных швов при сжатии, трудно оцениваемое количественно, оказывает неоднородность растворной постели, приводящая к появлению в панелях концентрации напряжений, дополнительных изгибающих моментов и эксцентриситетов в приложении сжимающих усилий.

   Если  растворная постель выполнена с  пропусками, то происходит снижение несущей способности горизонтального шва. Иногда допускаемая при монтаже установка жестких прокладок в горизонтальном шве может уменьшить его прочность при сжатии на 90%.

   Добиться  однородности растворной постели можно  только в случае применения пластифицированных растворов. Использование чисто цементных растворов должно быть исключено.

   Прочность плоских горизонтальных платформенных  и контактных стыков при сдвиге, зависит от прочности раствора и  сил трения от действия вертикальных усилий. Эта прочность может оказаться недостаточной при малой прочности раствора в верхних этажах здания, где вертикальные усилия незначительны.

   При монолитных стыках прочность горизонтальных швов пропорциональна прочности  бетона омоноличивания.

   Сопротивление сдвигу горизонтальных стыков с бетонными шпонками в большей степени зависит от прочности раствора, чем сопротивление плоских стыков от прочности раствора.

   Некачественное  выполнение вертикальных стыков панелей  снижает жесткость стен, увеличивает  их продуваемость, а также вызывает коррозию стальных связей между панелями.

   Сохранность связей обеспечивается не столько их антикоррозионным покрытием (оцинкованием), сколько плотностью бетона омоноличивания. В плотном бетоне стальные неоцинкованные связи сохраняются так же долго, как арматура в железобетонных конструкциях. В то же время, стальные оцинкованные связи быстро коррозируют в рыхлом бетоне, особенно при попадании на него воды через вертикальные швы при косом дожде.

   Получить  плотный бетон в колодцах вертикальных швов можно только при укладке бетона послойно с применением глубинных вибраторов.

   Приходилось наблюдать как бетон омоноличивания укладывался вручную без вибратора  и после монтажа панелей двух этажей. Получить плотный бетон при  такой укладке, конечно, совершенно невозможно.

   Стальные  связи между панелями и между  панелями и перекрытиями должны быть выполнены в точном соответствии с проектом. Как занижение, так  и завышение площади поперечного  сечения связей будет уменьшать  устойчивость к прогрессирующему (цепному) разрушению здания в случае локального воздействия.