Усиление железобетонных конструкций

Искусственно созданные инженерные конструкции из армированного бетона не вечны. Структурные изменения материала ведут к потере прочности. Снести разрушающееся здание, или провести его реконструкцию, определяют, основываясь на экономической целесообразности.

Ремонт и усиление железобетонных конструкций продлит срок эксплуатации объекта. Решение принимается после обследования состояния несущих конструкций специалистами.

Нормативные документы

Независимо от причины, требующей восстановления или усиления отдельных строительных узлов или всего здания, работы ведутся по существующим стандартам, в определенной последовательности. Определяющими документами для методов усиления с использованием дополнительного армирования, бетонирования конструкций являются:

• СНиП 52-01-2003 с изменениями 1,2,3 внесенными в 2015 году.
• Свод правил СП 164. 1325800.2014 устанавливает требования к проектированию для усиления бетонных конструкций углеволокном и другими композитными материалами.
• Руководящий документ РД-22-01-97. В нем говорится: «к обследованию привлекают экспертов из специализированной организации, с лицензиями от Госгортехнадзора и Госстроя России». Ст.1 п 1.3. Здесь предписаны правила по организации безопасной работы при обследовании зданий и сооружений.

Документальная база построена на основании требований ГОСТ и ссылается на них.

Работы по обследованию конструкций ведутся после выполнения мер безопасности владельцем объекта, и оформляются наряд-допуском. По результатам экспертизы специалисты выдают рекомендации по усилению железобетонных конструкций.

Материалы обследований передаются в проектную организацию. При составление Технического задания на проектирование устанавливают цели и задачи реконструкции. Проект реконструкции включает:

1. Способы и методы решения задачи.
2. Подбор материалов, схему и технологию укрепления или усиления конструкции.
3. Расчет конструкций на функциональность после восстановления.
4. Материально – техническое обоснование.

В основу проекта ложатся подробные расчеты на основании методических указаний и допусков , которые должны соответствовать СНиП и ГОСТ.

Причины усиления железобетонных конструкций

Обследование состояния ж/б конструкций необходимо, если требуется модернизация, реконструкция или ремонт здания по следующим причинам:

• Видимые факторы старения – оголилась и проржавела арматура, осыпается бетонная крошка или появились глубокие трещины в массиве, видны и проржавели закладные.
• Подготовка к капремонту, с усилением железобетонных конструкций серий панельных домов прошлого века.
• Перепланировка здания с переносом несущих стен или дополнительные надстройки – реконструкция.
• Смена оборудования, технологического процесса, изменение системы нагрузок.
• Подвижка грунта, изменение равновесного состояния нагрузок вследствие стихийных бедствий.
• Устранение ошибок прежнего проектирования и строительства объекта.

Проектировщики выбирают методы усиления железобетонных конструкций для объекта индивидуально, исходя из принципов надежности и экономичности реконструкции или ремонта.

Методы усиления бетонных и железобетонных конструкций

Исходя из результатов обследования и обсудив задачу с заказчиком при разработке технического задания, определяют один из способов усиления бетонных конструкций.

Восстановление несущей способности конструкции

Привести конструкции в порядок, значит предотвратить дальнейшее разрушение и восстановить прочность дефектного места. Необходимо убрать крошки и бетонную пыль в железобетонной конструкции для усиления растянутой зоны любым доступным способом.

Арматуру следует очистить от ржавчины с помощью пескоструйного аппарата. Полностью оголенные стержни очистить от бетонной крошки, оставив зазор около 1 см. Если коррозия сильно повредила металл, установить дополнительные стержни на расстоянии 1-2 см, чтобы зазор можно было снова забетонировать.

Если на участке бетон крошится, необходимо провести усиление железобетонных конструкций путем разрушения, удаления крошки, и нанесение новой стяжки с мелким наполнителем.

Железобетонная рубашка создается из специального состава – ремонтной смеси. Она защитит арматуру, и технические свойства балки или опоры не изменятся.

Увеличение несущей способности конструкции

Самый простой способ увеличить несущую способность – установить дополнительные опоры. Стальная или бетонная балка устанавливается на отдельном фундаменте, подводится под усиливаемый узел и расклинивается в вертикальном положении.

Распорки, или подкосные портальные балки увеличивают несущую способность, но упираются в основные несущие конструкции, и их необходимо усилить. Подвесные опоры также опираются на основной каркас.

Нагрузку на другие элементы передают на независимые опорные элементы, расположенные под основными. Разгружают балки горизонтального перекрытия, подведенным снизу металлическим швеллером или двутавром,  конец которого закреплен на независимой опоре.

Устранение факторов повреждения конструкции

Если в ходе обследования обнаружились трещины и пустоты, не нарушающие прочность сооружения, но открывающие доступ к арматуре, необходимо восстановить герметичность.

Для этого продольные щели разделывают на конус, вглубь подают под давлением ремонтный раствор, заполняя раковины, пустоты. Зачастую используются полимерные составы на основе эпоксидной смолы.

Усиление железобетонных конструкций углеволокном

Восстанавливая и усиливая конструкции из бетона, без сцепления нового бетона со старым получить монолит невозможно. Чтобы создать адгезию, необходима химическая обработка места стыка, склейка.

Есть группа материалов, в которых связующими служат полимер и цемент. Такие растворы называют полимерцементами. Нагнетание этих составов в пробуренные шпуры, заполнением ими армированной опалубки приводят к значительному усилению ж/б изделия изнутри. Если поверхность из бетона пропитать жидким полимером, получится бетонополимер.

К композитам, создающим внешнее усиление, относят уникальное амидное волокно кевлар, карбоновое волокно или углепластик. Их используют в ответственных узлах строительных конструкций.

Усиление железобетонных конструкций углеволокном – самый технологичный способ внешнего армирования. Углепластик сочетает углеродные волокна, работающие на растяжение.

Поэтому он эффективен в виде полотна с эпоксидными связующими. В виде добавок к углеволокну, повышающих его жесткость применяют нити каучука серого или келавра желтого света.

Расчет усиления железобетонных конструкций композитами подтверждает их эффективность. Необходимо учитывать, эти материалы разлагаются на свету. Поэтому обязательна обмуровка.

Заключение

С годами железобетонные конструкции теряют эксплуатационные характеристики и становятся опасными. Ремонт несущего каркаса, модернизация, реконструкция помещения – мероприятия, подчиняющиеся требованиям нормативной документации.

Выполняя пошаговую инструкцию подготовки и проведения ремонтно-восстановительных работ с усилением конструкций, можно продлить срок службы объекта. Работы по реконструкции сложные и требует от строителей подготовки и навыка.