Дефекты конструкции плиты пола цеха покраски ООО «
В октябре 2014 года было осуществлено обследование строительных конструкций цеха покраски ООО «ВяткаСтальКонструкция» на предмет визуального осмотра и технического освидетельствования, с определением прочностных характеристик бетона неразрушающими методами, состояния плиты пола.
Общие сведения об объекте: цех покраски ООО «ВяткаСтальКонструкция» — отдельно стоящее одноэтажное здание промышленного назначения, прямоугольной формы с пристроенным котельным помещением. Габариты в осях составляют 12,0х36,0 м. Здание одноэтажное с металлическим каркасом. Общей площадью: 432 м2, входящее в комплекс производственных зданий ООО «ВяткаСтальКонструкция», находящееся по адресу: РФ, 610040, Кировская область, г. Киров, ул. Мостовая, 28А.
Цель работы: определение причин возникновения дефектов и повреждений плиты пола — трещин.
На рассмотрение были представлены документы в составе рабочей и исполнительной документации. Дата разработки проекта: 2013 год. Исполнительная документация на выполненные работы: апрель-сентябрь 2014 года. Период строительства объекта: 2013–2014 год. На момент обследования строительно-монтажные и отделочные работы на объекте не завершены.
Было проведено визуальное определение технического состояния плиты пола, фиксация выявленных дефектов и повреждений конструкции. Инструментальное техническое обследование, включающее определение прочностных характеристик бетона плиты с применением неразрушающих и разрушающих методов контроля прочности бетона (отрыв со скалыванием, ультразвуковой метод, метод ударного импульса) непосредственно на объекте, выявление фактически выполненного конструктивного решения — геометрические размеры, армирование, соответствие проектным решениям. Выполнен отбор образцов материала плиты для лабораторного исследования физико-механических параметров — прочности, плотности, водопоглощения, пористости, содержания стальной анкерной фибры в бетоне-матрице.
По результатам обследования установлено: в соответствии с проектной документацией, представленной Заказчиком, в проекте принята следующая конструкция сталефибробетонной плиты пола:
плита из тяжелого бетона по ГОСТ 26633–91 класса В25 П4 (П3 в соответствии с проектом производства работ) толщиной 200мм;
для плиты принято комбинированное армирование — сплошная нижняя сетка из арматуры класса А240 (А400) диаметром 6мм с ячейкой 75х75мм (100х100мм) и дисперсное армирование стальной анкерной фиброй FIBREX 2ФЛ1 0,6/0,7/40 из расчета 25кг/м3.
поверхность плиты упрочнялась сухой упрочняющей смесью, мембранным отвердителем MasterKure 113/114;
плита имеет один деформационный шов в осях «9»-«9'» по всей высоте плиты шириной 10мм;
продольные температурно-усадочные швы выполнены в виде рабочего шва с разрывом арматурной сетки с последующим пропилом верхней части сечения плиты на глубину 70мм шириной 3мм, шаг пропилов — 8м.
поперечные температурно-усадочные швы выполняются после бетонирования также пропилом верхней части сечения плиты на глубину 70мм шириной 3мм, шаг пропилов — 8м.
При обследовании выполнено определение прочности бетона плиты и поверхностного слоя, установлено, что:
плита выполнена из тяжелого бетона по ГОСТ 26633–91 класса В12,5, поверхностный слой имеет прочность В25-В45;
толщина плиты находится в диапазоне 180–240мм;
для плиты выполнено комбинированное армирование — сплошная нижняя сетка из арматуры класса А400 диаметром 6мм с ячейкой 100х100мм и дисперсное армирование стальной анкерной фиброй FIBREX 2ФЛ1 0,6/0,7/40 количеством 24,1–27,9 кг/м3 (оценка произведена по нескольким образцам — 4шт.) со средним значением 25,8кг/м3;
поверхность плиты имеет упрочненный верхний слой;
плита имеет один деформационный шов в осях «9»-«9'» выполненный с отступлением от проекта;
продольные температурно-усадочные швы выполнены в виде пропила верхней части сечения плиты на глубину 30–70мм, шаг пропилов — 4м;
поперечные температурно-усадочные швы выполнены также пропилом верхней части сечения плиты на глубину 30–70мм, шаг пропилов — 4м;
дефектов и повреждений плиты, связанных с неустойчивым положением основания не выявлено (временная нагрузка на плиту не прикладывалась).
При обследовании плиты пола выявлено наличие системы ортогональных трещин различной шириной раскрытия как совпадающих с распилами на температурно-усадочные швы, так и образованных произвольно (см. рисунок 1).
Рис.1. Характерные дефекты конструкции пола
Шаг трещин составляет 2–12м, ширина раскрытия трещин 2–8мм. Исследование трещин при помощи ультразвукового прибора «Пульсар 1.0» показало, что трещины имеют преимущественно сквозной характер. Измерение глубины трещин производилось как по принятой в России схеме, так и по стандарту ВS 1881 p.203. С целью выявления причин образования трещин был проведен комплекс инженерных исследований, в результате установлено:
отклонения по степени заполнения бетона заполнителем от требований ГОСТ 26633–91;
применение песка не соответствующего требованиям ГОСТ 26633–91;
капиллярная структура бетона как мелкопористая.
средняя плотность образцов бетона составляет 2,1т/м3;
Анализ системы трещин и характер их образования позволил сделать вывод о наиболее вероятной причине их образования — влажностная усадка (уменьшение в объеме). Также период образования трещин характерен для проявления усадки — после набора прочности.
Наиболее значимые факторы, повлиявшие на усадку бетона:
водоцементное отношение (применен бетон с характеристикой подвижности П4 — осадка конуса 16–20см) — выявлена значительная капиллярная пористость (водопоглощение 20 %), что свидетельствует о наличии избыточной воды как фактор, увеличивающий усадку, также пористость приводит к снижению прочности бетона;
применение пылеватого песка, (исследования показали, что применен очень мелкий песок, что согласуется с паспортом, предоставленным производителем бетонной смеси);
снижение содержания крупного заполнителя увеличивает усадку (в соответствии с рецептурой смеси содержание крупного заполнителя 48–50 % — по результатам исследований 30–31 %);
снижение плотности бетона увеличивает усадку (плотность бетона 2,1т/м3, при традиционной плотности для тяжелых бетонов 2,2–2,5т/м3);
отсутствие сцепления бетона с основанием (применена гидроизоляция пленкой);
свободное деформирование бетона при усадке (в данной конструкции затруднено, так как температурно-усадочные швы из-за своей конструкции не смогли компенсировать усадочные деформации);
коэффициент армирования (только нижняя сетка с защитным слоем 2см) — в случае применения одной сетки она должна располагаться выше нижней трети сечения, в противном случае сетка не оказывает сопротивления усадке бетона;
класс бетона (использование фибры для эффективного повышения прочности предъявляет чрезвычайно высокие требования к качеству уплотнения грунтового основания и подбору состава бетонной смеси1 — к сожалению в настоящее время отечественная нормативная база применения металлической фибры для устройства полов не развита, отсутствуют стандартизованные практические рекомендации по приготовлению составов бетонных смесей).
Таким образом, образование значительной усадки стало возможно по причине совпадения нескольких неблагоприятных факторов:
использование литого бетона с повышенной подвижностью по основанию не обеспечивающего необходимого сцепления — в соответствии с проектным решением бетон отделен от основания полиэтиленовой пленкой, что выполнено в действительности и установлено при обследовании — данное обстоятельство в значительной степени повлияло на проявление усадки и является одной из основных причин повреждения бетона;
использование бетона пониженной прочности (В12,5 вместо В25), что также установлено при обследовании) привело к снижению эффекта армирования фиброй из-за недостаточной анкеровки ее в слабом бетоне — (2 случай по СП 52–104–2006 п.6.2.6 длина анкеровки фибры с учетом изменения класса бетона составит: Lf,an=ηа df,redRf,ser/Rb,ser=0.6*0.7*4600/92.5=20.88мм≥ Lf/2=20мм), следует отметить, что в соответствии с нормами1 минимальный класс бетона матрицы В20, в случае меньшей прочности фибра практически не влияет на изменение прочностных характеристик бетона-матрицы (в пределах 10 %);
свободные деформации усадки для плиты пола такого размера оказались невозможны, разделение температурно-усадочными швами выполнено с отступлением от проекта — глубина прорезей и конструкция стыков,
наибольшие деформации имеют место в сечениях примыкания к колоннам и стенам, что косвенно подтверждает в качестве причины деформаций влажностную усадку;
армирование выполнено только в нижней части сечения и не оказало сопротивления деформированию от усадки верхних слоев бетона, высыхающих наиболее неравномерно;
напряжения в бетоне от усадки, определенные как для материала без учета фибры и арматуры могут составить2:
σbt=εbt*νbt*Eb=0,0004*0,5*21500=4,3МПа,
при сопротивлении бетона растяжению Rbt,ser=0,975МПа, т. е. образование трещин возможно с большой вероятностью, так как свободная усадка бетона в плите невозможна, при этом ширина раскрытия трещин составит не менее 0,4мм/м или 0,8–5мм при расстоянии между трещинами 2–12м, что в целом подтверждается данными обследования.
снижение прочности бетона предположительно связано с нарушением рецептуры (снижение содержания крупного заполнителя, увеличение содержания мелкого заполнителя, повышенное содержание воды), технологии укладки (недостаточное уплотнение и повешенная капиллярная пористость) набора прочности (отсутствие ухода за бетоном и повышенная экзотермия турецкого цемента при которой происходит быстрое образование крупных непрочных кристаллов цементного камня).
Литература:
1. СП 52–104–2006 «Сталефибробетонные конструкции»
2. СНиП 52–01–2003 «Бетонные и железобетонные конструкции»
3. В. М. Бондаренко «Железобетонные и каменные конструкции» ФГУП «Издательство «высшая школа», 2002 год
