1.2. Виды разрушения фундаментов в процессе эксплуатации (ч. 1)
Основными причинами разрушения фундаментов в процессе эксплуатации являются: коррозия материала фундамента под воздействием агрессивной среды; нарушение режима эксплуатации технологического оборудования; динамические воздействия технологического и подъемно-транспортного оборудования; перегрузка фундаментов и некачественное исполнение их.
Под разрушением материала фундамента следует понимать различные коррозионные явления, трещины, сколы, изломы, оголение арматуры. При рассмотрении причин разрушения фундаментов замечено, что разрушение материала чаще всего происходит в результате попаданий на конструкцию фундамента агрессивных технологических растворов. Наибольшему влиянию агрессивных воздействий подвержены фундаменты производственных зданий химической, алюминиевой и нефтехимической промышленности. Интенсивность разрушения материала фундамента зависит от степени агрессивности технологических растворов, которая, в свою очередь, зависит от вида раствора, концентрации, температуры и частоты проливов. Проливы агрессивных жидкостей происходят при выполнении технологических процессов в результате нарушения плотности и герметизации технологических аппаратов, насосов, трубопроводов, лотков и зумпфов.
В 1973—1976 гг. были проведены натурные обследования железобетонных фундаментов производственных зданий глиноземных цехов рада алюминиевых заводов [14]. Они показали, что железобетонные фундаменты, подвергающиеся постоянному воздействию алюминатно-щелочных растворов, интенсивно корродируют. Наибольшее разрушение наблюдается в отделениях мокрого размола, выщелачивания, сгущения, фильтрации и выпаривания глинозема. На поверхности конструкций наблюдается разрушение защитного слоя бетона и образование трещин с шириной раскрытия до 3 мм.
Совместный анализ характера деформаций фундаментов производственных зданий глиноземных цехов и полученных дифрактограмм бетонов [15] показывает, что разрушение фундаментов происходит в результате химического взаимодействия гидросиликатов кальция цемента с алюминатно-щелочными растворами с образованием метасиликата натрия и гидроокиси кальция. В присутствии содового раствора образуются различные комплексные карбонатные соединения, которые, кристаллизуясь в бетоне, создают кристаллизационное давление и разрушают бетон. Аналогичным образом разрушение бетона происходит при кристаллизации в его порах, капиллярах и микротрещинах метасиликата натрия и гиббсита, содержащегося в алюминатно-щелочном растворе.
Значительные разрушения фундаментов наблюдаются в криолитовых цехах, а также в отделении регенерации фтористых солей алюминиевых заводов, занимающихся производством плавиковой кислоты, криолита и других фтористых соединений [15]. В фундаментах отмечаются разрушения защитного слоя бетона, образование в нем раковин и пустот, коррозия арматурной стали. Особенно характерно разрушение бетона в местах расположения анкерных болтов. Жидкая среда, содержащая плавиковую, кремнефтористоводородную и серную кислоты, стекая по анкерным болтам, вызывает их коррозию. Продукты коррозии, увеличиваясь в объеме в 2—2,5 раза, вызывают в бетоне значительные усилия, в результате которых образуются трещины, идущие к наружной поверхности в радиальном направлении по наиболее тонкому сечению.
Процесс получения плавиковой кислоты и фтористых солей сопровождается выделением агрессивных веществ, ряд из которых находится в газообразном состоянии. Попадание такой среды на фундаменты, а также периодические гидросмывы вызывают их интенсивную коррозию. В местах разрушения бетон свободно разбирается руками или отслаивается при постукивании по нему молотком. Прочность бетона, подверженного коррозии, составляет от 0,9 до 5 МПа. В местах интенсивной коррозии бетона происходит оголение арматуры, при этом глубина коррозии арматуры достигает 0,2-0,3 мм и более.
Опыт эксплуатации фундаментов и подземных сооружений электролизных цехов показывает, что чаще всего причиной их разрушения является электрохимическая коррозия арматуры в бетоне под действием блуждающих токов утечки. В этих цехах постоянный электрический ток, потребляемый в технологическом процессе, достигает тысяч и десятков тысяч ампер [16]. Утечка тока происходит из-за смачивания и загрязнения изоляционных устройств. Скорость разрушения конструкций определяется плотностью тока стекания и зависит от конструктивных особенностей фундаментов.
Источник
Усиление фундамента своими руками
Одной из сложнейших и трудоемких задач в ремонте здания является усиление его фундамента. Ведь помимо того, что необходимо провести целый комплекс работ, требуется правильно определить причины возникновения перегрузок на фундамент.
Существует насколько способов усиления фундамента, применение которых зависит от технической базы проводящих ремонт, причем необходимо в первую очередь определить причины нарушения прочности, т. к. от них зависит способ усиления фундамента.
Основные причины разрушения фундамента
1. Не соблюдение технологии приготовления бетона при возведении фундамента довольно быстро приводит к его разрушению. Бетон сильно крошится и рассыпается.
2. Отсутствие тепло- и гидроизоляции фундамента сильно влияет на его эксплуатационные параметры, что в несколько раз усиливает внешнее воздействие от перепадов температур (особенно в условиях резко континентального климата). Периодичность замораживания мокрого фундамента приводит к его осыпанию и образованию частых трещин.
3. Неправильный расчет геометрии фундамента, приводящий к его перегрузке. Изготовление фундамента по расчетам без коэффициента запаса прочности всегда приводит к его перегрузке из-за невозможности точного подбора материала по его удельному весу. Фундамент раскалывается на много частей, образуя широкие трещины и сдвиги его частей.
4. Перегрузка фундамента и его разрушение чаще всего происходит из-за выполнения дополнительных надстроек (мансарда или целый этаж) или укрепления стен (облицовка кирпичом, плиткой, штукатуркой) и этажного перекрытия (укрепляющая стяжка, дополнительные балки и облицовка), что значительно увеличивает вес всего здания. Перегруженные участки фундамента дают большую усадку с отрывом от нормально нагруженных частей. В случаях перегрузки облицовкой фундамент выворачивает в сторону большего веса.
5. Геологические изменения: движение грунта, изменение уровня залегания грунтовых вод. Любые изменения параметров грунта приводит к повторной усадке здания, причем не равномерной, что вызывает внутренние напряжения в фундаментном материале, и возникновении разрушений. Образуются сильные разломы и сдвиги фундамента.
Методы усиления фундамента
1. Фундаменты, потерявшие свою прочность из-за разрушения раствора в самой кладке, усиливают путем восстановления связующих швов. Для этого фундамент откапывается, а по швам пробиваются глубокие отверстия (почти на ширину фундамента).
Чтобы основательно не разрушить фундамент, отверстия диаметром 15-25 мм пробиваются на расстоянии друг от друга не менее 100 мм в шахматном порядке. Затем под давлением в отверстия продувается воздух, чтобы хотя бы частично удалить «мусор». Следом выполняется заливка жидкого раствора под давлением в пробитые отверстия.
Перед заливкой бетона для усиления фундамента не помешает «продавить» в отверстия грунтовку глубокого проникновения, которая после высыхания надежно схватит весь мелкий мусор и укрепит все микротрещины. В идеале, вместо грунтовки лучше применить гидроизолирующий раствор, которым рекомендуется пропитать весь фундамент, а затем провести теплоизоляцию, как минимум жидкой изоляцией, как максимум пенополистиролом.
2. Если видны явные разломы и сдвиги частей фундамента, то это признак перегрузки фундамента или геологических передвижений. В такой ситуации не обойтись без усиления фундамента железобетонным кольцом, вернее доливкой железобетонного фундамента.
Для чего откапывается фундамент и тщательно вычищается от мусора и земли. Бурятся сквозные отверстия под арматуру (16-20 мм) с разметкой 50*50 см. в отверстия плотно загоняется арматура, которая должна иметь «хвост» на размер отливаемого кольца (15-50 см). Ширина отливки зависит от ее цели: если это только укрепление разрушений из-за геопередвижений, то достаточно 15 см, а если были перегружены стены из-за изменений крыши, то необходимо просчитать, насколько необходимо усилить фундамент.
Выполнив перевязку арматуры, выставляют щиты опалубки, и проводится заливка упрочненного бетона (желательно с гидроизоляционной добавкой). При больших будущих нагрузках на стены рекомендуется основательно укрепить фундамент, для чего выполняют укрепляющую отливку с двух сторон, а арматура пробивается сквозняком, одновременно привязывая отливки с обеих сторон. Стоит отметить, что укрепление фундамента проводится обязательно на всю его глубину.
Не забудьте провести тепло- и гидроизоляцию обновленного фундамента.
3. При обнаружении сильных разрушений фундамента (осыпание и плохая его твердость внутри, определяемая легкостью бурения отверстий) появляется необходимость капитального усиления фундамента.
Если фундамент еще не рассыпается и его допустимо укрепить, то проводится усиливающая отливка со всех сторон с увеличением его глубины, т.е. у старого фундамента образуются новая подошва и «стены».
Если фундамент при бурении отверстий рассыпается, то укрепление его не целесообразно, и требуется полная его замена.
Источник
Что такое перегрузка фундамента
Сэндвич-панели производство и продажа
Фундаменты и характерные дефекты фундаментов
Задачей фундаментных конструкций является передача нагрузки от здания на несущий подстилающий грунт. Несущая способность грунта — понятие относительное. Грунт, выдерживающий небольшие нагрузки, квалифицируется как не способный выдерживать большие нагрузки.
Перегрузки грунта часто происходят при надстройке этажей.
Из-за перегрузки фундаментов возникают различные по величине просадки; иногда при незначительном увеличении нагрузок происходят большие просадки. Это характерно в первую очередь для ленточных и столбчатых фундаментов. Просадки могут повлечь за собой хрупкий излом, который характеризуется образованием вертикальных трещин, свидетельствующих о сдвиге здания.
Плоский (в виде плиты) фундамент обязателен при высоком уровне напорных грунтовых вод, когда необходимо устройство гидроизоляции. Кроме того, он служит как средство передачи большой нагрузки на слабые грунты. Железобетонный плоский фундамент воспринимает значительные изгибающие моменты и не опасен с точки зрения хрупкого излома. Однако статическая модель плиты содержит множество неопределенностей, поэтому при ремонте, если ожидается значительное возрастание нагрузки, применять такой фундамент следует с большой осмотрительностью.
Возникающие разрушения под нагружающей стеной не особенно бросаются в глаза, но последствия их очень тяжелы, так как постепенное растягивание арматуры, особенно в зоне текучести металла, может стать причиной разрыва гидроизоляции.
На участке плиты между стенами, где возникают растягивающие напряжения, арматура подвержена повышенному воздействию коррозии. Этому способствует вода, собирающаяся на поверхности, проникающая через трещины, при наличии достаточного для образования коррозии воздуха. Этот дефект проявляется во вспучивании пола подвала. Растянутые снизу участки плиты более защищены, к тому же в этих местах сопротивление грунта растягивающим усилиям в какой-то мере препятствует образованию трещин, но все-таки существует опасность разрыва гидроизоляции.
Отношение совокупной жесткости фундаментной плиты и ребер жесткости к деформируемости подстилающего грунта определяет всю глубину воздействия на распределение напряжений в грунте и, таким образом, на напряжения в плите.
Кроме ставших привычными типов глубоких фундаментов (колодцы, забивные сваи, буронабивные сваи, «стена в грунте»), в старых зданиях встречаются фундаменты в виде массивных блоков, по которым проходит кладка подземных арочных поясов. Анализ состояния таких конструкций без наличия проектов чрезвычайно затруднен и дорогостоящ. Однако во всех случаях для глубоких фундаментов обязательна экспертная оценка с позиций механики грунтов, а также выработка предложений по использованию фундамента и производству при необходимости ремонтных работ. В противном случае становится необходимым проведение вновь исследования грунтов в полном объеме для определения дефектов и экономической целесообразности ремонта.
При исследовании грунтов бурение и зондирование стали использовать лишь в последние полсотни лет. Старые здания устанавливали на фундаменты, предварительно отрывая шурфы на глубину до их основания. Если на данной территории нет зданий с большой нагрузкой на грунт, то, как правило, нет и никаких данных о грунтах, залегающих ниже основания фундаментов. В прошлом по этой причине происходили повреждения зданий, например, из-за залегания на большой глубине торфяного слоя.
При ремонте зданий, как правило, увеличиваются нагрузки, поэтому, кроме обязательного обследования состояния фундаментов и определения имеющихся в них дефектов, необходимо провести новые исследования с позиций механики грунтов, особенно если речь идет об укреплении фундаментов глубокого заложения.
Направления появляющихся на стенах трещин, их характер указывают на просадку здания или конструкции его фундамента. При повышенной просадке конца или концов здания появляются раскрывающиеся снизу вверх трещины. В этих случаях обычно основание дома вогнуто снизу (см. схему ниже, поз. а). При повышенной просадке середины дома основание снизу выпукло, картина трещин может быть раскрывающейся книзу, либо средняя часть дома имеет характерные трещины отрыва (см. схему ниже, поз. в и г).
Характерные трещины, возникающие при просадках фундаментов
а — признаки просадки конца здания на фасадной стене;
б — признаки просадки конца здания на внутренней стене;
в — трещины от растяжения балочного перекрытия (расширяющиеся кверху трещины;
г — трещины сдвига и среза вдоль перемычек проемов при монолитных плоских перекрытиях;
д — просадка середины здания при наличии стены, способной служить сводом (сужающиеся кверху трещины);
е — просадки вдоль перемычек (трещины, почти не сужающиеся кверху);
1 — плоскость основания, образовавшаяся при возведении конструкции; 2 — плоскость основания, образовавшаяся после просадки; 3 — трещина у перемычек в углу здания; трещины в стене между полом и подоконником; 4 — трещина в верхнем (чердачном) перекрытии, возможно с повреждением изоляции; 5 — трещины из-за деформирования стены; 6 — трещины, раскрывающиеся кверху, например при балочных перекрытиях или слабых перемычках; 7 — деформирование перемычек из-за действия возникающих по концам перемычек моментов поперечных сил; 8 — трещины, образующиеся из-за действия по концам перемычек деформирующих моментов поперечных сил; 9 — трещины, образующиеся из-за подвижек, «висящих» частей фасадных стен; 10 — трещины стен между подпертыми (сжатыми) и «висящими» участками стен.
Источник