Бетонные колонны строительной конструкции являются основными несущими элементами объектов промышленного и гражданского назначения. К ним предъявляются повышенные требования на стадии проектирования, производства и эксплуатации. Любые повреждения колонны приводят к снижению ее несущей способности, деформациям и перегрузке других строительных элементов из бетона, что, в свою очередь, создает условия для их повреждения. Такой процесс может получить лавинообразный характер, что приведет к разрушению всего здания.
Причины разрушения колонн и ее элементов:
- Нарушение технологии производства (пустоты, каверны, близкое расположение арматуры к поверхности и др.).
- Механические повреждения (напр., удар в колонну транспортным средством).
- Изгибающее усилие, которое возникает при смещении точки приложения осевой нагрузки от оси колонны, т.к. бетон имеет низкую прочность на изгиб (напр., колонны крайних рядов).
- Превышение осевой динамической или статистической нагрузки.
- Неравномерная осадка здания, что приводит к превышению осевой нагрузки на один или несколько несущих элементов.
- Температурное (перепад температур внутри здания), термическое (пожар) или химическое (агрессивная среда) воздействие.
- Другие виды воздействия техногенного или климатического характера.
Виды повреждений и технологии ремонта
Разнообразие причин повреждения колонн приводят к сочетанному характеру повреждений. Перед началом любого вида ремонтных работ проводится комплексное исследование причин, и принимаются меры по их устранению. На основании результатов исследования составляется технологическая карта с полным перечнем работ и материалов.
При ремонте, кроме косметического, следует предусматривать разгрузку колонны, т.к. в ходе работ будет удаляться достаточно значительная часть бетона для обнажения арматуры и удаления ослабленного бетона (10…30 мм с каждой стороны дефекта), что дополнительно снижает ее несущую способность.
Трещины шириной до 5 мм
Для ремонта этого типа повреждений рекомендуется использовать технологию инъектирования. Используется для трещин любого пространственного положения.
Этапы производства работ:
- Очистить поверхность внутри и вокруг трещины, удалить ослабленный бетон.
- Просверлить отверстия под пакеры. Расстояние между пакерами зависит от длины и глубины трещины. На коротких 30…50 мм глубиной до 20 мм — в начале и конце трещины, на длинных — несколько, на длинных и глубоких — возможна установка пакеров рядом с трещиной под углом 45°, что позволит, кроме заполнения дефектной полости, усилить бетон вокруг нее.
- Закачать инъекционный раствор через пакеры снизу вверх до выступания смеси в следующем пакере. Для инъекции применяют высокотекучие составы с хорошей адгезией и имеющие соответствующую прочность после полной гидратации или полимеризации (напр., Epojet).
- Снять пакеры и заполнить отверстия ремонтным, совместимый с инъекционным, раствором и с теми же прочностными характеристиками.
- Восстановить поверхность колонны.
Ремонт по этой технологии полностью восстанавливает прочностные характеристики. Трещины с шириной более 5 мм следует относить к дефектам, которые снижают несущую способность элементов и колонны в целом до 50%.
Трещины и дефекты, снижающие несущую способность колонны до 50%
Подобные ситуации возникают при серьезных динамических нагрузках (удар, вибрация, геологические подвижки грунта) и нарушении правил эксплуатации (несвоевременный или не качественный ремонт). Любые трещины шириной более 5…8 мм, и глубина которых больше глубины залегания арматуры относятся к категории снижающих несущую способность колонны.
Этапы производства работ:
- Разгрузить колонну с помощью домкратов, выставить на проектные отметки и установить стальные стойки соответствующей грузоподъемности.
- Удалить ослабленный бетон на максимальную глубину и ширину дефекта, отступая от края дефекта на 10…30 мм для удаления микротрещин.
- Очистить арматуру от остатков бетона и ржавчины механически или с помощью пескоструйки. Осмотреть точки сварки, проверить геометрию арматуры и восстановить или усилить при необходимости.
- Удалить пыль и мелкую крошку из дефектной полости.
- Обработать арматуру восстанавливающими железо из ржавчины или пассивирующими составами.
- Укладка ремонтной смеси проводится методом напыления или вручную послойно с толщиной слоя 5…40 мм. Быстротвердеющие смеси рекомендуется грунтовать каждый слой и укладывать полимерную сетчатую арматуру или наносить риски в виде сетки для увеличения площади контакта. Использовать только ремонтные смеси, которые после гидратации или полимеризации смогут выдерживать проектные нагрузки, климатические и химические условия эксплуатации. Укладка ремонтного слоя является ответственной операцией и должна проводиться специалистами соответствующей квалификации.
- На наружную выровненную дефектную часть нанести гидроизоляционное покрытие или установить пленку для полноценной гидратации цемента ремонтного раствора.
При ремонте дефектов, которые снижают несущую способность до 50% и используют для ремонта содержащие цемент смеси, следует вести журнал учета температуры контрольных точек и проводить промежуточные и окончательные испытания образцов. Результаты испытаний являются частью акта сдачи-приемки. Полимерные композиции используются ограниченно и по согласованию с заказчиком.
Поверхностные дефекты
К этой категории относятся дефекты, которые обнажают арматуру (отслоения), сколы на углах и проступание ржавых полос на поверхности колонны. Причины — механические повреждения, замерзание-оттаивание, намокание-высыхание, коррозия арматуры, огневое воздействие и др. Повреждения не носят критического характера для эксплуатации объекта, но изменяют расчетную схему распределения сил в конструкции.
Этапы производства работ:
- Определение причин возникновения дефекта и разработка оптимальной схемы ремонта.
- Оконтуривание дефектного участка на расстоянии 20…50 мм в зависимости от видимого ослабления бетона и удаление бетона в пределах контура. Ржавая арматура является признаком более глубинного развития дефекта, а значит потребует разделки за арматурой.
- Удаление пыли и мелких частиц. Для очистки арматуры от ржавчины используется механический (технические щетки или пескоструйка) или химический способ (восстановители железа). Оптимально — сочетание обоих способов.
- Грунтование дефектной бетонной поверхности.
- Укладка ремонтной смеси ручным или механическим способом. При укладке не допускать образования полостей. В качестве ремонтных смесей используются безусадочные цементные или полимерные составы с наполнителями из кварцевого песка, металлической проволоки или синтетических волокон.
- Выравнивание поверхности и создание температурных и влажностных условий для гидратации цементных смесей (пленка или гидроизоляционный слой на основе полимеров). Ремонтные составы на основе эпоксидной смолы, акрилатов или полиуретана специальной защиты не требуют.
Поверхностные дефекты в виде шелушения бетонной поверхности, появления микротрещин или сетки с измененным цветом носят косметический характер, но являются основанием для обследования.
Ремонт бетонных колонн является одним из самых сложных технических процессов, в плане определения причин и выборе технологии ремонта, т.к. слишком высока ответственность за последствия некачественного ремонта.