Установка маяков на трещины. Способы наблюдения за трещинами в каменных и бетонных конструкциях

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.

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 .

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.

Мы продолжаем серию публикаций методических рекомендаций по вопросам мониторинга зданий с трещинами. В этой статье будут приведен фрагмент документа «Пособие по обследованию строительных конструкций зданий», разработанного , в редакции 2004 года (далее по тексту Пособие). Это одно из самых подробных описаний процесса наблюдения за трещинами, выпущенных за последнее десятилетие. Пособие предназначено для специалистов по обследованию зданий. Однако, часть, касающаяся работы с трещинами, может быть использована и работниками других профессий, в чьи компетенции входит контроль технического состояния зданий и мониторинг деформаций строительных конструкций, например, специалистами по эксплуатации зданий. Далее приводится текст документа и наши комментарии.

5.3. Методы и средства наблюдения за трещинами

5.3.1. При обследовании строительных конструкций наиболее ответственным этапом является изучение трещин, выявление причин их возникновения и динамики развития. Они могут быть вызваны самыми разными причинами и иметь различные последствия.

По степени опасности для несущих и ограждающих конструкций трещины можно разделить на три группы.

1. Трещины неопасные, ухудшающие только качество лицевой поверхности.
2. Опасные трещины, вызывающие значительное ослабление сечений, развитие которых продолжается с неослабевающей интенсивностью.
3. Трещины промежуточной группы, которые ухудшают эксплуатационные свойства, снижают надежность и долговечность конструкций, однако еще не способствуют полному их разрушению.

Следует отметить, что на данный момент отсутствует общепринятая классификация трещин в строительных конструкциях. В разных документах наблюдается различный подход к данному вопросу. При осмотрах и обследованиях зданий оценка степени опасности трещин безусловно важна и является одним из ключевых моментов. Предлагаемое деление трещин на три группы по степени их опасности вполне приемлемо. Однако, не совсем понятны критерии, по которым следует относить трещины к той или иной группе. На степень опасности трещины влияет множество факторов — конструктивные особенности здания, место расположения и параметры трещины, нагруженность и характеристики поврежденной конструкции, причины деформаций и интенсивность их развития, а также многие другие. Для сбора и анализа всей этой информации требуется проведение обследования. Но для обеспечения безопасности важно оценить трещину сразу же после ее выявления. Для этого делается предварительная оценка, точность которой, в условиях недостаточности информации, в большей степени зависит от опыта и знаний специалиста. По результатам предварительной оценки должны быть назначены дальнейшие мероприятия по обеспечению безопасности и получению дополнительных данных, необходимых для уточнения состояния конструкций. В том числе, устанавливается наблюдение за трещинами и разрабатывается состав и график контрольных осмотров.

5.3.2. В металлических конструкциях появление трещин в большинстве случаев определяется явлениями усталостного характера, что часто наблюдается в подкрановых балках и других конструкциях, подверженных переменным динамическим нагрузкам.

Возникновение трещин в железобетонных или каменных конструкциях определяется локальными перенапряжениями, увлажнением бетона и расклинивающим действием льда в порах материала, коррозией арматуры и действием многих труднопрогнозируемых факторов.

5.3.3. Следует различать трещины, появление которых вызвано напряжениями, проявившимися в железобетонных конструкциях в процессе изготовления, транспортировки и монтажа, и трещины, обусловленные эксплуатационными нагрузками и воздействием окружающей среды.

В железобетонных конструкциях к трещинам, появившимся в доэксплуатационный период, относятся: усадочные трещины, вызванные быстрым высыханием поверхностного слоя бетона и сокращением объема, а также трещины от набухания бетона; трещины, вызванные неравномерным охлаждением бетона; трещины, вызванные большим гидратационным нагревом при твердении бетона в массивных конструкциях; трещины технологического происхождения, возникшие в сборных железобетонных элементах в процессе изготовления, транспортировки и монтажа.

Трещины, появившиеся в эксплуатационный период, разделяются на следующие виды: трещины, возникшие в результате температурных деформаций из-за нарушений требований устройства температурных швов или неправильности расчета статически неопределимой системы на температурные воздействия; трещины, вызванные неравномерностью осадок грунтов основания; трещины, обусловленные силовыми воздействиями, превышающими способность железобетонных элементов воспринимать растягивающие напряжения.

5.3.4. 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 конструкций и степень их опасности для дальнейшей эксплуатации.

Наблюдение за развитием трещин проводится по графику, который в каждом отдельном случае составляется в зависимости от конкретных условий.

Хотелось бы отметить, что далее по тексту приводятся конкретные данные по периодичности наблюдения за маяками. Однако, следует относится к ним именно как к рекомендуемым. При назначении сроков очередного осмотра трещин каждая ситуация должна рассматриваться индивидуально, а график наблюдений может корректироваться в зависимости от результатов очередного осмотра. В первую очередь это зависит от интенсивности деформационных процессов и «давности» появления трещины. Чем свежее трещина, и чем быстрее она развивается, тем более пристального внимания требует.

5.3.5. Трещины выявляются путем осмотра поверхностей конструкций, 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.

5.3.6. На каждой трещине устанавливают маяк, который при развитии трещины разрывается. Маяк устанавливают в месте наибольшего развития трещины.

При наблюдениях за развитием трещин по длине концы трещин во время каждого осмотра фиксируются поперечными штрихами, нанесенными краской или острым инструментом на поверхности конструкции. Рядом с каждым штрихом проставляют дату осмотра.

Расположение трещин схематично наносят на чертежи общего вида развертки стен здания, отмечая номера и дату установки маяков. На каждую трещину составляют график ее развития и раскрытия.

Трещины и маяки в соответствии с графиком наблюдения периодически осматриваются, и по результатам осмотра составляется акт, в котором указываются: дата осмотра, чертеж с расположением трещин и маяков, сведения о состоянии трещин и маяков, сведения об отсутствии или появлении новых трещин и установка на них маяков.

Здесь необходимо пояснить, что разрываться может только гипсовый (цементный) маяк. Для маяков других конструкций аналогичным сигналом будет отклонение от начального значения (положения). Также необходимо уточнить, что под «графиком развития, раскрытия трещины» понимается схема, на которой в графическом виде фиксируется изменение трещины во времени (пример приведен далее на рисунке 5.14). А под «графиком наблюдения» понимается именно назначенная периодичность проведения контрольных осмотров. Печатные формы упомянутых акта и графика развития трещин можно скачать на нашем сайте.

Рис. 5.5. Приборы для измерения раскрытия трещин а - отсчетный микроскоп МПБ-2, б - измерение ширины раскрытия трещины лупой: 1 - трещина; 2 - деление шкалы лупы; в - щуп

5.3.7. Ширину раскрытия трещин обычно определяют с помощью микроскопа МПБ-2 с ценой деления 0,02 мм, пределом измерения 6,5 мм и микроскопа МИР-2 с пределами измерений от 0,015 до 0,6 мм, а также лупы с масштабным делением (лупы Бринеля) (рис. 5.5) или других приборов и инструментов, обеспечивающих точность измерений не ниже 0,1 мм.

Глубину трещин устанавливают, применяя иглы и проволочные щупы, а также при помощи ультразвуковых приборов типа УКБ-1М, бетон-3М, УК-10П и др. Схема определения глубины трещин ультразвуковыми методами указана на рис. 5.6.

5.3.8. При применении ультразвукового метода глубина трещины устанавливается по изменению времени прохождения импульсов как при сквозном прозвучивании, так и методом продольного профилирования при условии, что плоскость трещинообразования перпендикулярна линии прозвучивания. Глубина трещины определяется из соотношений:

где h — глубина трещины (см. рис. 5.6);

V — скорость распространения ультразвука на участке без трещин, мк/с;

ta, te — время прохождения ультразвука на участке без трещины и с трещиной, с;

а — база измерения для обоих участков, см.

Рис. 5.6. Определение глубины трещин в конструкции
1 — излучатель; 2 — приемник

Здесь можно отметить, что инструменты и приборы, используемые при определении параметров трещины, следует выбирать исходя из конкретных условий, в которых предстоит проводить измерения, а также с учетом материала конструкций и величины повреждений. Например, если трещина в кирпичной кладке имеет ширину раскрытия более 20 мм, то применить большинство измерительных луп и микроскопов не получится. Кроме того, возможно, что в этом случае и точность более чем 0,1 мм не потребуется. Тем не менее, важно всегда стремиться к выполнению измерений с наибольшей точностью. Во многих источниках, также как и в рассматриваемом, принято, что наблюдения за шириной раскрытия трещин следует выполнять с точностью не ниже 0,1 мм. Добиться такой точности, а также сопоставимости результатов при многократных замерах через определенные промежутки времени, можно только в случае, если места замеров четко обозначены непосредственно на конструкции. Для этого можно наносить засечки перпендикулярно трещине в местах замеров, либо закреплять фиксирующие края трещины приспособления.

5.3.9. Важным средством в оценке деформации и развития трещин являются маяки: они позволяют установить качественную картину деформации и их величину.

5.3.10. Маяк представляет собой пластинку длиной 200-250 мм, шириной 40-50 мм, высотой 6-10 м, из гипса или цементно-песчаного раствора, наложенную поперек трещины, или две стеклянные или металлические пластинки, с закрепленным одним концом каждая по разные стороны трещины, или рычажную систему. Разрыв маяка или смещение пластинок по отношению друг к другу свидетельствуют о развитии деформаций.

Маяк устанавливают на основной материал стены, удалив предварительно с ее поверхности штукатурку. Рекомендуется размещать маяки также в предварительно вырубленных штрабах (особенно при их установке на горизонтальную или наклонную поверхность). В этом случае штрабы заполняются гипсовым или цементно-песчаным раствором.

Здесь имеет смысл привести выдержку из другого документа

ГОСТ 24846-2012 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений

3 Термины и определения

3.34 маяк, щелемер: Приспособление для наблюдения за развитием трещин: гипсовая или алебастровая плитка, прикрепляемая к обоим краям трещины на стене; две стеклянные или плексигласовые пластинки, имеющие риски для измерения величины раскрытия трещины и др.

10 Наблюдение за трещинами

10.3 При наблюдениях за раскрытием трещин по ширине следует использовать измерительные или фиксирующие устройства, прикрепляемые к обеим сторонам трещины: маяки, щелемеры, рядом с которыми проставляют их номера и дату установки.

Т.е. по большому счету маяк — это любое устройство, закрепляемое на конструкции в месте расположения трещины, и позволяющее отслеживать изменение ее параметров (ширины, сдвига и т.п.). Далее по тексту Пособия приводятся и другие виды маяков, неуказанные в п. 5.3.10. Соответственно описание маяков в этом пункте Пособия следует считать только одним из примеров.

5.3.11. Осмотр маяков производится через неделю после их установления, а затем один раз в месяц. При интенсивном трещинообразовании обязателен ежедневный контроль.

5.3.12. Ширина раскрытия трещин в процессе наблюдения измеряется при помощи щелемеров или трещиномеров. Конструкция щелемера или трещиномера может быть различной в зависимости от ширины трещины или шва между элементами, вида и условий эксплуатации конструкций.

Возникает вопрос: «Чем щелемер и трещиномер отличаются от маяка?» . Четких определений, по которым можно понять различие этих терминов, нам найти не удалось. Назначение, судя по приведенным в документе данным, у них идентичное. Принцип работы может отличаться у разных видов маяков, также как и у щелемеров. Скорее всего, функциональность и возможности для работы с трещинами также не зависят от названия. Хотелось бы все же отделить термин «трещиномер», т.к. более распространено его использование для обозначения электронных приборов, с функциями поиска и определения параметров трещин. Если посмотреть другие методические и нормативные документы данной и смежных тематик, то можно встретить использование терминов «маяк» и «щелемер» для обозначения устройств, аналогичных описываемым в данном Пособии. Причем, прослеживается следующая тенденция — «щелемер» чаще используется в документах, связанных с гидротехническими сооружениями. Возможно, что именно область использования повлияла на распространение названия данных инструментов. Исходя из этого, можно считать, что термины «маяк» и «щелемер» во многом схожи по своему значению. На данный момент это подтверждается и определением из ГОСТ, которое мы приводили в предыдущем комментарии. Надеемся, что в будущем использование терминологии для описания средств наблюдения за трещинами получит большую упорядоченность, а указанные понятия будут разграничены по ясным критериям. Но в данном обзоре мы не будем разделять щелемер и маяк, а предположим, что это в большей степени схожие устройства.

У нас есть дополнительная информация о разграничении понятий маяк, щелемер, трещиномер, деформометр, используемых применительно к средствам наблюдения за трещинами / швами / стыками и другими подобными элементами и повреждениями строительных конструкций зданий и сооружений.