И.о. начальника отдела инженерных изысканий и обследования строительных конструкций Бельская Ю.С.

Способы наблюдения за трещинами в каменных и бетонных конструкциях

Трещины в зданиях и сооружениях могут образовываться по разным причинам. Они могут просто портить внешний вид, а могут свидетельствовать о серьезной угрозе безопасности для людей.

Незначительные на первый взгляд изъяны, своевременно не устраненные, могут прогрессировать и, в конечном счете, служить причиной полного разрушения конструкций. К таким изъянам относятся трещины в каменных и бетонных конструкциях.

По роду развития трещины могут быть стабилизировавшимися и нестабилизировавшимися по времени. Для того, чтобы установить продолжается или прекратилось развитие трещины, на нее устанавливают маяк в месте наибольшего развития трещины. При наблюдении за развитием трещины по длине концы трещины во время каждого осмотра фиксируют поперечными штрихами. Рядом с каждым штрихом проставляют дату осмотра. Расположение трещин схематично наносят на чертеж развертки стен здания или конструкции, отмечая номера и дату установки маяков. На каждую трещину составляют график ее развития и раскрытия. По результатам систематических осмотров составляют акт, в котором указывают дату осмотра, чертеж с расположением трещин и маяков, сведения об отсутствии или появлении новых трещин. Разрыв маяка или смещение пластинок по отношению друг к другу свидетельствует о развитии деформаций. Осмотр маяков производят через неделю после их установки, затем не реже одного раза в месяц. При интенсивном трещинообразовании обязателен ежедневный контроль. Ширина раскрытия трещин в процессе наблюдений измеряется при помощи трещиномеров. В журнале наблюдений фиксируют номер и дату установки маяка, место и схему расположения, первоначальную ширину трещины, изменение со временем длины и глубины трещины. В случае деформации маяка рядом с ним устанавливают новый, которому присваивают тот же номер, но с индексом. Маяки, на которых появились трещины, не удаляют до конца наблюдений. Если в течение 30 суток изменение размеров трещин не будет зафиксировано, их развитие можно считать законченным, маяки можно снять и трещины заделать.

Гипсовые (цементные) маяки

Из всех способов наименьшей стоимостью обладает традиционная конструкция гипсового или цементного маяка для наблюдения за трещинами. Размеры маяков: длина 250-300 мм, ширина 70-100 мм, толщина 20-30 мм. Маяки устанавливаются поперек трещин в местах их наибольшего развития и надежно закрепляются на несущей части стен по обеим сторонам трещины (см. рис.1).

Маяки ставят в очищенных от штукатурки местах, позволяющих вести ежедневные наблюдения. Каждому маяку присваивают номер и указывают дату его установки. В сырых местах не допускается ставить гипсовые маяки – в этом случае требуется устанавливать маяки из цементного раствора.

Пластинчатые маяки

Конструкция маяков позволяет их использование в широком диапазоне погодных и температурно-влажностных условий. Снятие показаний возможно как визуально, так и при помощи измерительных приборов.

Деформационная шкала представляет собой 2 пластиковые пластины, на одну из которых нанесена миллиметровая сетка и шкала отсчётов, а на вторую контрольное перекрестие.

Метод использования деформационной шкалы является самым простым решением для наблюдения за трещинами, которые могут образоваться в результате следующих явлений:

Неравномерная осадка фундамента;
- температурные деформации стен большой протяженности;
- перегрузка отдельных участков стен в результате демонтажа сооружения без соблюдения технических требований.

Деформационная шкала состоит из двух пластиковых пластинок. Они крепятся с обеих сторон трещины так, чтобы при раскрытии трещины пластинки скользили одна по другой, а красное перекрестие одной пластины перемещалось относительной миллиметровой шкалы другой пластины, позволяя взять отчёт по шкале и занести его в журнал наблюдений. Пластинки должны быть закреплены параллельно друг другу. После крепления деформационной шкалы к зданию, ей присваивают номер и отмечают на шкале номер и дату установки. По замерам расстояния между рисками шкалы определяют величину раскрытия трещины.

Визуальный мониторинг возможен как по вертикальной, так и о горизонтальной осям.

Наблюдение за трещинами по 3-м – 4-м точкам

В некоторых случаях при наблюдении за трещинами пластинчатые и электронные маяки не могут быть использованы. Например, в случаях, когда высок риск повреждения маяков, либо установка маяков нежелательна по эстетическим соображениям. В этих случаях наблюдение за трещинами в строительных конструкциях может выполняться при помощи закрепленных точек наблюдения. По каждой стороне трещины закрепляется по две точки при помощи дюбелей, либо других приспособлений. Устанавливаемые приспособления обычно малозаметны и в то же время надежно зафиксированы. При таком способе наблюдения за трещинами измерения производятся при помощи высокоточных измерительных инструментов - цифровых штангенциркулей. Измерению подлежат расстояния между закрепленными точками, а результаты измерений заносятся в электронные таблицы. После обработки данных мы получаем величину перемещения частей конструкции, разделенной трещиной, друг относительно друга по двум осям - вертикальной и горизонтальной. Этот метод мониторинга деформаций зданий и сооружений не имеет возможностей для визуального наблюдения, а для получения результатов требуется проведение расчетов.

Тем не менее, наблюдение по трем или четырем точкам - это единственный надежный и в тоже время высокоточный способ наблюдения в местах, где высока вероятность потери других видов маяков из-за действий вандалов.

Осмотр трещин в стенах, возникших вследствие перегрузки, дает полную информацию о состоянии кладки. Первичный осмотр трещин, вызванных неравномерной осадкой фундамента и перепадом температуры, позволяет определить их происхождение и раскрытие, но не дает возможность выяснить, произошла или нет стабилизация деформации. Для получения представления о динамике развития трещин и их стабилизации на стены устанавливают маяки. На каждую трещину ставят не менее двух маяков; один - в месте максимального развития трещины, другой - в месте начала ее развития. Маяки чаще всего изготавливают из гипса (алебастра). На наружных поверхностях стен иногда делают цементные маяки. Маяки могут быть также стеклянными и металлическими.

Гипсовые (цементные) маяки устанавливают на очищенную от штукатурки поверхность стены. Маяки должны иметь уширения на концах (типа восьмерки) (рис. 1.3 ,а). Толщина гипсового маяка у трещины должна быть минимальной (6...8 мм).

Стеклянные маяки также имеют уширения на концах и по периметру скреплены с поверхностью стены гипсовым раствором (рис. 1.3 ,б).

Рис. 1.3. Схемы, маяков на трещинах:

а - гипсовый (цементный); б - стеклянный; в, г - металлические: 1 - трещина; 2 - штукатурка; 3 - стена; 4 - гипсовый, раствор

Металлические маяки изготавливают из двух полосок кровельной стали (рис. 1.3 , в) и наклеивают на очищенную поверхность стены синтетическим клеем или прибивают гвоздями. Узкая полоска должна иметь нахлестку на широкую полоску. Маяк из оцинкованной стали окрашивают масляной краской. На более широкой полоске наносят риски через 1 мм.

На рис. 1.3 ,г показан вариант металлического маяка из кровельной стали. Прямоугольную пластину первоначально окрашивают в красный цвет. После установки второй (П - образной) пластины весь маяк окрашивают белой краской так, что красная краска сохраняется только под П-образной пластиной. Взаимное смещение пластинок обнаруживают по следу разных красок и измеряют металлической линейкой со скошенным краем.

Точность измерения 0,2...0,3 мм. На маяках ставят номер и дату. Данные заносят в специальный журнал наблюдений за маяками.

С помощью гипсовых (цементных) маяков можно установить только факт продолжения развития деформаций (образование трещины на маяке) и замерить раскрытие трещины.

Металлические маяки с рисками позволяют выявить значения как раскрытия, так и закрытия трещин.

Деформации раскрытия и сдвиги вдоль трещины можно определить индикатором мессурой с ценой деления 0,1 мм, используя стальные штыри с центрирующим устройством (высверленных или выбитых керном углублений). Штыри заделывают по обе стороны трещины на расстоянии 60...100 мм от нее. Если металлический маяк установлен в трудно доступном месте, то показания его шкалы можно снимать на расстоянии с помощью бинокля, теодолита или зрительной трубы.

Необходимо следить не только за раскрытием трещин, но и за их удлинением. С этой целью, после того как произошло удлинение трещины, на ее конец ставят новый маяк. При анализе поведения маяков следует иметь в виду, что трещина в кладке становится естественным температурным швом. Установленный на ней маяк будет регистрировать не только деформации от неравномерной осадки фундамента, но и температурные. Поэтому при перепадах температуры даже при отсутствии неравномерной осадки фундаментов в маяке практически всегда будут возникать волосные трещины.

2.2.8. При обнаружении в строительных конструкциях тре­ щин, изломов и других внешних признаков поврежде­ний за этими конструкциями должно быть установлено наблюдение с использованием маяков и с помощью ин­струментальных измерений. Сведения об обнаружен­ных дефектах должны заноситься в журнал тех­нического состояния зданий и сооружений с установ­лением сроков устранения выявленных дефектов.

По своим свойствам и характеристикам трещины в железобетонных и бетонных конструкциях могут быть следующие: стабилизировавшиеся (во времени) и неста­билизировавшиеся, раскрытые и сквозные, волосяные (до 0,1 мм), мелкие (до 0,3 мм), развитые (0,3 - 0,5 мм) и большие, аварийные, глубинные, поверхностные, верти­кальные и горизонтальные, одиночные, параллельные, пе­ресекающиеся и в виде сетки.

Для наблюдения за развитием трещин в стенах, строи­тельных конструкциях и фундаментах оборудования ис­пользуются маяки (рисунок 2.2.5), устанавливаемые в мес­тах, позволяющих вести повседневные наблюдения за ними, Если на конструкции имеется слой штукатурки в местах появления трещин, его следует удалить и прове­рить наличие трещин в теле самой конструкции. Количе­ство маяков принимается из расчета 1 маяк на 2 - 3 м дли­ны трещин. Каждому маяку присваивается номер, указы­вается дата его установки. Эскиз трещин, данные их раз­вития и установки маяков должны быть приведены в тех­ническом журнале осмотра строительных конструкций.

а - гипсовый; б - металлический; в - конструкции Белякова; 1 - трещина; 2 - штукатурка; 3 - стена наблюдаемого объек­та; 4 - миллиметровые деления на пластине маяка; 5 - металли­ческие шпильки для фиксирования относительного положения пластин

Наблюдения за трещинами проводятся в течение 20 - 30 сут, если за это время маяки окажутся целыми, а длина тре­щин не возрастет, то их развитие следует считать закон­ченным. Должны быть установлены с помощью маяков и щелемеров наблюдения за температурно-осадочными шва­ми зданий, узлами примыкания эстакад топливоподач к главному корпусу и другим зданиям и сооружениям. Если раскрытие швов и перемещения в узлах сопряжений не связаны с сезонными деформациями конструкций или не соответствуют им, то должны быть проверены осадки фун­даментов зданий и сооружений, на которых обнаружены эти несоответствия,

Степень ослабления элементов конструкций вследствие механического (надрезов, отверстий, пропилов и т.п., не предусмотренных проектом), химического, электрохими­ческого, биологического и прочих воздействий должна быть оценена по результатам измерений сечений. Необходи­мость в определении прочности возникает в случаях, ког­да появляются внешние признаки нарушения цельности конструкций (прогибы, выпучивания, трещины и т.д.). Для определения прочности бетона с помощью приборов сле­дует пользоваться методами, изложенными в .

Появившиеся на стенах здания трещины не только портят эстетику постройки, но и являются признаком серьёзных проблем архитектурного плана.

При возникновении такой ситуации обязательно сообщают в компанию, отвечающую за эксплуатацию сооружения.

Специалисты должны провести техническую оценку сооружения, установить степень безопасности для дальнейшего использования и утвердить список мероприятий по устранению проблемы.

В процессе осмотра учитывают давность повреждения. Также устанавливают маяки на трещины стен, чтобы определить динамику развития разрушения.

Установка маяков для определения размеров трещин в стенах

Степень опасности появившейся трещины определяют по месту образования:

• на несущих стенах – создают серьезные аварийные ситуации;
• на перегородках – носят локальный характер.

За проблемным участком конструкции устанавливают наблюдение, используя разные виды маяков. Также мониторинг используется в зданиях, определённых как аварийные или с ограниченной работоспособностью. Следят за развитием образовавшихся разрушений и в сооружениях, рядом с которыми проходят активные строительные работы или проводится реконструкция.

Точечный способ контроля за трещинами на стенах
Электронные датчики и системы мониторинга

Гипсовые маяки
Пластинчатые маяки

Основной целью наблюдения является фиксация в специальном журнале всех изменений параметров появившихся трещин.
Такие показатели необходимы:

1. для правильной оценки технического состояния постройки;
2. решения о возможности дальнейшей эксплуатации;
3. необходимости и сложности проведения ремонтных работ;
4. ликвидации факторов, разрушающих здание.

Выбирая подходящий метод наблюдения, учитывают срочность получения информации, точность результатов, надёжность самого способа и трудоёмкость предстоящих работ.

Виды маяков и особенности использования

Электронные модели

В работе используются электронные датчики, способные передавать информацию на расстоянии. С помощью таких маяков на трещинах получают точные результаты повреждения стен или перестенков.

Процедура отличается дороговизной и необходимостью использования нескольких датчиков, измеряющих смещение конструкции в разных направлениях. Но, такие наблюдения проводят не более 15 дней, а результаты записывают с точностью до сотых.

Гипсовые отметки на стенах

Считаются самым доступным способом наблюдения за образовавшимися разрушениями. Перед установкой повреждённую поверхность потребуется выровнять. Если конструкция продолжает деформироваться, то на маяке образуются трещины. В этом случае рядом устанавливают контрольные метки.

При этом учитывают:

• негативную реакцию гипса на влияние низких температур и природных факторов;
• способность меток разрушаться самим по себе;
• высокую погрешность полученных результатов.

На полученную точность измерений влияет и неровность стены, на которой образовалась трещина. Каждой метке присваивается порядковый номер и дата. Результаты заносятся в журнал.

Мессуры
Как воспрепятствовать распространению трещин

Измерения с помощью пластинчатых приспособлений

Такие маяки устанавливаются с помощью эпоксидного клея или прикручиваются посредством дюбелей. Модели оборудованы сигнальной шкалой для проведения измерений. На шкале нанесены две оси и дополнительная информация, позволяющая полноценно исследовать повреждения во всех направлениях. Результаты измерения записываются с точностью до сотых (в миллиметрах).

По соотношению стоимости прибора и эффективности проведения мероприятия такой способ считается самым оптимальным. Также пластинчатые маяки удобные в использовании.

Точечный способ контроля

В области смещения конструкции определяются контрольные точки и отмечаются обычными дюбелями или специальными маячками, которые малозаметные на стене. При этом поверхность в проблемной зоне не требуется предварительно очищать от отделки. Такой метод позволяет наблюдать развитие раскола в любом направлении.

Точность результата зависит от погрешности инструментов, которыми выполняют контрольные замеры. Дюбеля или другие приспособления жёстко фиксируются к плоскости и не выпадают в период проведения исследований.

Мессуры

Представляют собой часовой механизм с высокоточной измерительной шкалой. Относятся к наглядным приспособлениям, с которых легко снимаются показания, а результат позволяет быстро ориентироваться в происходящих изменениях. Учитывая высокую стоимость приспособлений и такую же вероятность вандализма, маяки часового типа используются при проведении контрольных замеров.

Ответственным этапом является изучение трещин, выявление причин их возникновения и динамики развития.
По степени опасности для несущих и ограждающих конструкций трещины делят на три группы:

• трещины неопасные, ухудшающие только качество лицевой поверхности;
• опасные трещины, вызывающие значительное ослабление сечений, развитие которых продолжается с неослабевающей интенсивностью;
• трещины промежуточной группы, которые ухудшают эксплуатационные свойства, снижают надежность и долговечность конструкций, но не способствуют полному их разрушению.

При наличии трещин на несущих конструкциях зданий и сооружений необходимо организовать систематическое наблюдение за их состоянием и возможным развитием с тем, чтобы выяснить характер деформаций в конструкции и степень их опасности для дальнейшей эксплуатации.

Трещины выявляют путем осмотра поверхностей, а также выборочного снятия с конструкций защитных или отделочных покрытий. Следует определить положение, форму, направление, распространение по длине, ширину раскрытия, глубину, а также установить, продолжается или прекратилось их развитие.

На трещине устанавливают маяк, который при развитии трещины разрывается. Маяк устанавливают в месте наибольшего развития трещины. При наблюдении за развитием трещины по длине концы трещины во время каждого осмотра фиксируют поперечными штрихами. Рядом с каждым штрихом проставляют дату осмотра. Расположение трещин схематично наносят на чертеж развертки стен здания или конструкции, отмечая номера и дату установки маяков. На каждую трещину составляют график ее развития и раскрытия.

По результатам систематических осмотров составляют акт, в котором указывают дату осмотра, чертеж с расположением трещин и маяков, сведения об отсутствии или появлении новых трещин.
Маяк представляет собой пластину длиной 200-250 мм, шириной 40-50 мм, высотой 6-10 мм, наложенную поперек трещины. Изготавливают маяк из гипса или цементно-песчаного раствора. В качестве маяка используют также две стеклянные или металлические пластинки, закрепленные одним концом каждая с разных сторон трещины, или рычажную систему. Разрыв маяка или смещение пластинок по отношению друг к другу свидетельствует о развитии деформаций.
Маяк устанавливают на основной материал стены, удалив предварительно с ее поверхности штукатурку. Рекомендуется размещать маяки также в предварительно вырубленных штрабах. В этом случае штрабы заполняют гипсом или цементно-песчаным раствором.
Осмотр маяков производят через неделю после их установки, затем не реже одного раза в месяц. При интенсивном трещинообразовании обязателен ежедневный контроль.

Ширина раскрытия трещин в процессе наблюдений измеряется при помощи щелемеров или трещиномеров. В журнале наблюдений фиксируют номер и дату установки маяка, место и схему расположения, первоначальную ширину трещины, изменение со временем длины и глубины трещины. В случае деформации маяка рядом с ним устанавливают новый, которому присваивают тот же номер, но с индексом. Маяки, на которых появились трещины, не удаляют до конца наблюдений.
Если в течение 30 суток изменение размеров трещин не будет зафиксировано, их развитие можно считать законченным, маяки можно снять и трещины заделать.