Правила установки маяков на трещины. Методы контроля трещин в зданиях. Пособие по оценке физического износа жилых и общественных зданий

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.

Основные причины возникновения трещин в строительных конструкциях: виды и особенности.

Для контроля за состоянием зданий используются специальные приспособления, которые обычно называют «маяки». Они используются для мониторинга деформации объекта, для контроля за аварийными конструкциями, и при ведении вблизи строительных или восстановительных работ, которые могут повлиять на целостность постройки.

Установка маячков на трещины дает возможность точно зафиксировать все происходящие изменения, и благодаря этому контролировать объективное состояние здания. Руководствуясь результатами замеров, принимают решение о том, можно ли использовать здание дальше, или требуется его ремонт, или устранение факторов, вызывающих увеличение трещины (к примеру, прекращение ведущегося рядом строительства).

Выбор маяков для контроля трещин осуществляется в зависимости от состояния объекта и особенностей конкретной конструкции, а также с учетом следующих вопросов:

• Насколько точные изменения требуются?
• Важно ли измерять влияние температуры и влажности?
• Удобно ли будет обслуживать устройство и снимать показания?
• Цена и срок эксплуатации прибора, где он будет установлен, можно ли обеспечить его сохранность?

В зависимости от этих вопросов выбирается оптимальный вид системы мониторинга.

Виды маячков на трещины в стене:

Мы рассмотрим 5 основных вариантов систем мониторинга, которые отличаются ценой, возможностями и особенностями монтажа. Невозможно назвать однозначно лучший из них, так как каждый имеет свои преимущества и используется в различных ситуациях.

Гипсовые маяки на трещины

Это наиболее традиционный способ, и при этом наиболее дешевый, так как он одноразовый. Как только он срабатывает, то есть, в его теле возникает трещина или разлом, необходимо ставить рядом новый. При этом достоверность показателей довольно низкая, и обычно ставится минимум две штуки, из расчета одна штука на каждые три метра разлома. Важно понимать, что у такого способа контроля трещин существует целый ряд недостатков:

• Не подходит для наружного применения, так как из-за перепада температур и воздействия внешних факторов возможно произвольное разрушение датчика.
• Монтаж не производится при отрицательных температурах.
• Работоспособность во многом зависит от качества монтажа и грамотной подготовки поверхности с учетом размеров и особенностей конструкции датчика.
• Точность измерений не очень высокая, так как при срабатывании система быстро разрушается.

Электронные маячки на трещины

Оптимальный выбор, если нужно рассчитать, как на трещину влияют изменения температуры и влажности изнутри здания и снаружи. Электронные измерительные датчики сегодня могут передавать информацию удаленно, фиксируя разницу в десятые и сотые доли миллиметра.

Электронные маяки на трещины на стены имеют свои особенности:

• Невозможно измерить, насколько сдвинулись части конструкции вверх и в стороны, если установлен всего один датчик.
• Стоимость оборудования довольно высокая, а вандалоустойчивость низкая, так что их проблематично ставить в местах общего доступа.
• Чаще всего данный способ используется для краткосрочных замеров, в пределах от нескольких дней до двух недель, чтобы оперативно отследить ситуацию и принять решение.

Пластинчатый маяк для наблюдения за трещинами

Это очень простая конструкция, в какой-то мере напоминающая гипсовую, но без присущих последней недостатков. На сегодняшний день данный вид используют наиболее массово, так как он оптимален с точки зрения стоимости монтажа, простоты наблюдения и точности получаемых результатов.

Установить маячок на трещину очень просто, для этого требуются дюбели или эпоксидный клей (иногда применяют и то, и другое), а на поверхность можно наносить любые метки, облегчающие мониторинг. Этот способ диагностики выгодно отличается от других:

• Благодаря использованию сигнальной измерительной шкалы, изменения в раскрытии отслеживаются визуально, без использования каких-либо инструментов, но можно использовать и их, чтобы измерить ширину раскрытия даже на сотые доли миллиметра.
• Легко отследить движение конструкции по двум или даже трем осям.

Точечные маяки на трещины зданий

Это малозаметные, но очень прочные датчики, которые отличаются повышенной вандалоустойчивостью, так как качественно крепятся к стене. Способы крепления бывают самые разные, начиная от простейших дюбелей, и заканчивая специальными монтажными приспособлениями, – все зависит от конкретного объекта. Особенности:

• Можно контролировать замеры по 2, 3 или 4 точкам, при этом отслеживать, насколько части здания сдвинулись относительно друг друга вверх или горизонтально.
• Можно сделать маяки на трещины почти незаметными, из органического стекла или материала в тон покрытию, и во многих случаях даже не требуется предварительная подготовка поверхности или удаление отделки.
• Для измерения раскрытия используются различные инструменты, и точность показателей зависит исключительно от точности оценочного прибора.

Наблюдение за трещинами с помощью маяков часового типа

Эти системы, которые также называют «мессуры», не требуют наличия специальных измерительных инструментов, в них уже есть собственная шкала с высокоточными датчиками. Наиболее удобный вариант для отслеживания малейших изменений и быстрого записывания показаний. Особенности применения:

• Подобные маяки для наблюдения за трещинами довольно дорогие, и могут быть сопоставимы по цене лишь с электронными. При этом они максимально привлекают вандалов, и не спасают даже особые защитные конструкции. Их ставят внутри зданий, или снаружи, но так, чтобы обеспечить возможность слежения за дорогим прибором.
• Как вариант, используется способ фиксации на разломе двух точек, а мессуры используют только как измерительный прибор, чтобы оценить, насколько изменилось пространство между ними.

Мы рассмотрели только 5 самых популярных вариантов. Есть также бумажные и стеклянные системы, но они имеют массу недостатков, и в этом случае установка маяков на трещины не даст требуемой точности измерения. Лучше выбрать что-то из описанных выше датчиков.

Правила установки маяков на трещины

Государством регламентированы определенные нормы и стандарты для датчиков разного типа, а также частота съема показаний. Перед тем, как установить маячки на трещину в стене, необходимо изучить эти требования и руководствоваться ими в процессе монтажа и мониторинга.

Если в процессе мониторинга (обычно 30 суток) система не срабатывает, делают вывод, что деформация закончилась, и образовавшуюся трещину обычно просто замазывают строительным раствором. Если же маяк деформировался (особенно важны первые 20-30 дней после закрепления), значит, разрушение продолжается, и нужно принимать решение по дальнейшей эксплуатации или ремонту объекта.

• Первоначальная установка маячков на стены при трещинах всегда выполняется в месте наибольшего расхождения.
• Каждому датчику присваивается номер, а в журнале указывается дата установки.
• При активной деформации маяк осматривают раз в 48 часов или чаще, при медленной - допустима проверка раз в неделю или даже реже.
• Если система сработала и деформировалась, рядом ставят новый маяк, но старый при этом не снимают.
• При установке маяков на трещины в стенах в журнале фиксируется место монтажа, его номер, дата проведения работ, а также начальный показатель ширины разлома.
• Важно следить не только за тем, насколько раскрывается трещина, но и не удлиняется ли она. Если происходит удлинение, на этот конец ставится новый датчик.
• Установка маяков на трещины в кирпичных стенах разрешена только после качественной очистки поверхности от пыли и грязи. Рекомендуется промыть разлом чистой водой, измерить его глубину, и только потом ставить датчик. Заделывание трещин осуществляется цементом или металлическими скобами.
• Стена может деформироваться не только из-за проблем с кладкой, но и из-за температурного воздействия, так что после установки системы необходимо проверять, не отходит ли датчик, и не нарушилась ли его работоспособность.

Максим Федин

Эксперт компании Мэлвуд

Провел 255 строительных экспертиз, 4 судебные экспертизы

В компании с 2017 года

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.

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.

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.

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.1) или других приборов и инструментов, обеспечивающих точность измерений не ниже 0,1 мм.

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

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.2 .

Рис. 2. Определение глубины трещин в конструкции 1 - излучатель; 2 – приемник

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. 2); 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.

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

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.

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

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.

Наиболее простое решение имеет пластинчатый маяк (см. рис. 3). Он состоит из двух металлических, стеклянных или плексигласовых пластинок, имеющих риски и укрепленных на растворе так, чтобы при раскрытии трещины пластинки скользили одна по другой. Края пластинок должны быть параллельны друг другу. После прикрепления пластинок к конструкции отмечают на них номер и дату установки маяка. По замерам расстояния между рисками определяют величину раскрытия трещины.

Рис. 3. Пластинчатый маяк из двух окрашенных пластинок 1 - пластинка, окрашенная в белый цвет; 2 - пластинка, окрашенная в красный цвет; 3 - гипсовые плитки; 4 – трещина

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 .

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.