Разрушение железобетонных конструкций

Содержание Введение

1. Особенности заводского производства

2. Коррозия железобетона и меры защиты от нее

3. Разрушение конструкций Заключение Список литературы

Введение

Железобетон — композитный строительный материал, представляющий собой залитую бетоном стальную арматуру. Запатентован в 1867 году Жозефом Монье как материал для изготовления кадок для растений.

Термин «железобетон» абстрактен и употребляется обычно в выражении «теория железобетона». Если речь идёт о конкретном объекте, будет правильнее говорить «железобетонная конструкция», «ж/б конструкция», «железобетонный элемент». 3]

Главной задачей при проектировании железобетонной конструкции является расчёт армирования. Армирование конструкций выполняется стальными стержнями. Диаметр стержней и характер их расположения определяется расчётами. При этом соблюдается следующий принцип — арматура устанавливается в растянутые зоны бетона либо в преднапряжённые сжатые зоны.

В Российской Федерации железобетонные элементы принято рассчитывать:

— по несущей способности (прочность, устойчивость, усталостное разрушение);

— по пригодности к нормальной эксплуатации (трещиностойкость, чрезмерные прогибы и перемещения).

По характеру работы выделяют изгибаемые элементы (балки, плиты), центрально и внецентренно сжатые элементы (колонны, фундаменты).

Изготовление железобетонных конструкций включает в себя следующие технологические процессы:

— Подготовка арматуры

— Опалубочные работы

— Армирование

— Бетонирование

— Уход за твердеющим бетоном.

Цель работы — рассмотреть особенности разрушения железобетонных конструкций.

Задачи работы:

— описать особенности заводского производства ЖБИ,

— изучить коррозия железобетона и меры защиты от нее,

— дать характеристику методам разрушения ЖБ конструкций.

1. Особенности заводского производства При проектировании железобетонных элементов предусматривают возможность высокопроизводительного изготовления их на специальных заводах и удобного монтажа на строительных площадках путем выбора оптимальных габаритов, экономичных форм сечения, рациональных способов армирования. Конструктивное решение элементов и технология заводского изготовления находятся в тесной взаимосвязи. Элементы, конструкция которых допускает их массовое изготовление на заводе или на полигоне с использованием высокопроизводительных машин и механизмов без трудоемких ручных операций, являются технологичными. Производство сборных железобетонных элементов ведется по нескольким технологическим схемам. [1]

Конвейерная технология. Элементы изготовляют в формах, установленных на вагонетках и перемещаемых по рельсам конвейера от одного Агрегата к другому. По мере передвижения вагонетки последовательно выполняют необходимые технологические операции: установку арматурных каркасов, натяжение арматуры предварительно напряженных элементов, установку вкладышей-пустотообразователей для элементов с пустотами, укладку бетонной смеси и ее уплотнение, извлечение вкладышей, термовлажностную обработку предмета торговли для ускорения твердения бетона. Все формы-вагонетки перемещаются с установленным принудительным ритмом. Высокопроизводительная конвейерная технология применяется на крупных заводах при массовом выпуске элементов относительно малой массы.

Поточно-агрегатная технология. Технологические операции производят в соответствующих отделениях завода, а форма с предметом торговли перемещается от одного Агрегата к другому кранами. Технологический ритм перемещения форм заранее не установлен и не является принудительным.

Стендовая технология. Ее особенность состоит в том, что предмета торговли в процессе изготовления и тепловой обработки остаются неподвижными, а агрегаты, выполняющие необходимые технологические операции, перемещаются вдоль неподвижных форм. Стенды оборудованы передвижными кранами, подвижными бетоноукладчиками, а также вибраторами для уплотнения бетонной смеси, элементы изготовляют в гладких или профилированных матрицах или кассетах. По стендовой технологии изготовляют крупноразмерные и предварительно апряженные элементы промышленных зданий (фермы, балки покрытий, подкрановые балки, колонны и др.). При изготовлении плит перекрытий и панелей стен гражданских зданий широко применяется кассетный способ. Элементы изготовляют на неподвижном стенде в пакете вертикальных металлических кассет, вмещающем одновременно несколько панелей. Сборка и разборка кассет механизированы. Арматурные каркасы на панель устанавливают в отсеках кассеты. Бетонирует подвижной бетонной смесью, подаваемой пневматическим транспортом по трубам. Благодаря формованию предметов торговли в вертикальном положении поверхность плит и панелей получается ровной и гладкой. При вибропрокатном способе плиты перекрытий и фланели стен изготовляют на непрерывно движущейся ленте, гладкая или рифленая поверхность которой служит формой предмета торговли. После укладки арматурного каркаса бетонная смесь, поданная на ленту, вибрируется и уплотняется с помощью расположенных сверху валиков. Последовательно прокатываемые предмета торговли, укрытые сверху и подогреваемые снизу, за время перемещения по ленте (в течение нескольких часов) набирают необходимую прочность и после охлаждения на стеллажах транспортируются на склад готовой продукции. Технологические операции подчинены единому ритму — скорости движения формующей ленты. [1]

Изготовить весь комплекс сборных предметов торговли, необходимых для возведения здания, по одной технологической схеме нельзя. Поэтому на заводах сборных железобетонных предметов торговли одновременно используют несколько технологических схем. Разработка новых прогрессивных конструкций в ряде случаев вызывает необходимость совершенствования технологической схемы или создания новой технологии, что, в свою очередь, может потребовать определенного приспособления конструкции к технологическим требованиям.

2. Коррозия железобетона и меры защиты от нее Коррозионная стойкость элементов железобетонных конструкций зависит от плотности бетона и степени агрессивности среды. Коррозия бетона, имеющего недостаточную плотность, может происходить от воздействия фильтрующейся воды, которая растворяет составляющую часть цементного камня — гидрат окиси кальция. Наибольшей растворяющей способностью обладает мягкая вода. Внешним признаком такой коррозии бетона являются белые хлопья на его поверхности. Другой вид коррозии бетона возникает под влиянием газовой или жидкой агрессивной среды: кислых газов в сочетании с повышенной влажностью, растворов кислот, сернокислых солей и др. При взаимодействии кислоты с гидратом окиси кальция цементного камня бетон разрушается, Продукты химического взаимодействия агрессивной ере ды и бетона, кристаллизуясь, постепенно заполняют поры и каналы бетона. Рост кристаллов приводит к разрыву стенок пор, каналов и быстрому разрушению бетона. Наиболее вредны для бетона соли ряда кислот, особенно серной кислоты; они образуют в цементе сульфат кальция и алюминия. Сульфатоалюминат кальция, растворяясь, вытекает и образует белые подтеки на поверхности бетона. Весьма агрессивны грунтовые воды, содержащие сернокислотный кальций, а также воды с магнезиальными и аммиачными солями. Морская вода при систематическом воздействии оказывает вредное влияние на бетон, поскольку содержит сульфатомагнезит, хлористую магнезию и другие вредные соли. [3]

Коррозия арматуры (ржавление) происходит в результате химического и электролитического воздействия окружающей среды; обычно она протекает одновременно с коррозией бетона, — но может протекать и независимо от коррозии бетона. Продукт коррозии арматуры имеет в несколько раз больший объем, чем арматурная сталь, и создает значительное радиальное давление на окружающий слой. При этом вдоль арматурных стержней возникают трещины и отколы бетона с частичным обнажением арматуры.

Мерами защиты от коррозии железобетонных конструкций, находящихся в условиях агрессивной среды, в зависимости от степени агрессии являются: снижение фильтрующей способности бетона введением специальных добавок, повышение плотности бетона, увеличение толщины защитного слоя бетона, а также применение лакокрасочных или мастичных покрытий, оклеечной изоляции, замена портландцемента глиноземистым цементом, применение специального кислотостойкого бетона. [4]

3. Разрушение конструкций Каждое здание имеет свои особенности, и любую операцию по сносу следует тщательно готовить, чтобы понять, какой способ: взрыв сносимого дома, снос с помощью тяжелой специальной техники или поэлементная разборка с разделением отходов по группам — будет наиболее эффективным. Очень часто требуется сочетание технологий, когда частично конструкции разбираются дистанционно, вручную или с помощью роботов, а все, что осталось, обрушается. [2]

В современных условиях демонтаж и разрушение конструкций осуществляются несколькими способами. В зависимости от материала конструкций, объема разборки, используемого инструмента, оборудования и средств механизации эти работы могут осуществляться вручную, механизированным, взрывным, термическим и электрогидравлическим способами.

Разборка вручную допускается в исключительных случаях при небольшом объеме работ и когда по условиям реконструкции невозможно применить другие способы.

Механизированный способ разборки предусматривает использование пневматического или электрифицированного инструмента, а также специальных машин для разрушения каменной кладки и бетона с механизацией погрузки и перевозкой лома. При внутрицеховых работах по разрушению фундаментов, полови т.?п. успешно применяют мобильные машины на базе колесных тракторов, имеющих сменное навесное оборудование различного назначения.

Взрывной способ в условиях действующих предприятий используют редко, так как он сопровождается сейсмическим воздействием на окружающую среду.

Термический способ разрушения монолитных конструкций основан на использовании мощного источника тепла в форме высокотемпературного газового потока или электрической дуги. Термическую резку бетона и железобетона успешно осуществляют устройством, получившим название «кислородного копья». Принцип действия его заключается в плавлении бетона продуктами сгорания железа в струе кислорода, поступающего в сгораемую трубу в количестве, достаточном для горения и выноса шлака из прорезаемой конструкции. [2]

При электрогидравлическом способе разрушения монолитных конструкций используют физический эффект гидравлического удара высокого давления, возникающего в ограниченном объеме жидкости, при электрическом разряде. Этот способ при реконструктивных работах находится в стадии опытно-промышленной проверки. При демонтаже железобетонных и металлических конструкций применяют газокислородную резку металла.

Основные методы разрушения конструкций Метод бурения алмазными колонковыми бурами В отечественной и зарубежной практике метод алмазного сверления отверстий в бетоне, железобетоне и высокопрочных породах получил самое широкое распространение.

Алмазное сверление применяется при прокладке инженерных коммуникаций (шахтных колодцев) в любом пространственном исполнении, а также технологических каналов в монолитном железобетоне. Сверление осуществляется при условии подачи воды в зону резания. Для сверления отверстий в железобетоне электрическими машинами используются алмазные сверлильные коронки диаметром от 50 мм до 500 мм и глубиной сверления до 5000 мм с использованием удлинителей для коронок. Работы можно проводить в отделанных помещениях за счет рециркуляционной машины для подачи воды и отвода её из зоны сверления. Технология позволяет получать высокоточные отверстия сквозные, глухие, вертикальные, горизонтальные и наклонные отверстия в железобетонных, кирпичных стенах и железобетонных перекрытиях.

Метод резания алмазными дисками Строительные сооружения из бетона и железобетона рассчитаны да долгий срок службы, но даже эти объекты должны периодически подвергаться реконструкции и модернизации.

Стенорезные машины с гидравлическим приводом режут точные по размерам проемы в бетоне и железобетонных конструкциях, а также в стенах из кирпича и натурального камня. Ни один из известных способов резки не дает такой чистоты шва и возможности получать аккуратные резы любой длины, как резка с помощью указанного оборудования. Стенорезные машины позволяют резать имеющуюся арматуру в любом сечении.

Резание осуществляется дисковыми пилами, которые имеют напаянные алмазные сегменты, строго ориентированные на резку железобетона, асфальта, кирпича, природного камня и других прочных материалов. Стенорезные дисковые машины позволяют уже сегодня выполнять в бетоне разрезы глубиной пропила конструкций из твердых материалов при одностороннем резании — до 600 мм, при возможности двухстороннего резания толщиной — до 1200 мм. Некоторые научно-технические задачи дорожного и аэродромного строительства, ремонт улиц и прокладка подземных коммуникаций, решенные с помощью алмазных дисков, до недавнего времени осуществлялись при помощи шумных пневматических средств, и были связаны с большими разрушениями.

Метод резания канатной машиной Использование канатного пиления — одно из специфических направлений производства работ по демонтажу массивного фундамента из железобетона, при вырезке ниш, проемов. При этом методе канат, снабженный алмазными сегментами, охватывает разрезаемую бетонную конструкцию в виде петли. Машины могут производить резку на глубину длины каната (10,5 — 60 погонных метров). Производительность может варьироваться от 2 мІ реза до 8 мІ реза в час, в зависимости от обрабатываемого материала. Канатные машины эффективно применяются для резки железобетона при толщине массива более одного метра. Например, при резании бронекамер, бомбоубежищ, банковских хранилищ, а так же фундаментов и гидросооружений.

Метод разрушения гидравликой Этот метод крайне эффективен при выполнении работ по демонтажу различных строительных конструкций (ж/бетонные фундаменты, подкрановые подушки, стены, перекрытия, лестничные марши и др. конструкции), разрушения крупногабаритных вырезанных частей бетона. Применение гидравлических методов разрушения строительных конструкций с использованием гидроклиньев и гидрокусачек являются альтернативными традиционным методам. Это мобильное оборудования позволяет выполнять работы по разрушению строительных конструкций без ударных воздействий, без пыли и абсолютно бесшумно. При выполнении работ таким оборудованием нет никакой опасности для находящихся рядом людей и строительных конструкций: нет опасности отлетающих кусков разрушаемой конструкции, вибрации и ударов, шума и пыли, что позволяет выполнять работы в населенных местах и внутри зданий и сооружений. Гидрокусачки и гидроклинья могут использоваться в тяжелых условиях производства работ и выдерживать очень мощные нагрузки.

Применение гидроклиньев позволяет разрушать крупные железобетонные массивы, мощные фундаменты, колонны. Гидроклинья воздействуют на разрушаемую конструкцию с усилием до 300 тонн. Разрывают арматуру до 40 мм в диаметре при шаге армирования 150 мм. Перед выполнением работ, для установки гидроклиньев производиться сверление отверстий диаметром 200 мм.

Гидрокусачки применяем при разрушении и демонтаже перекрытий, лестничных маршей, а также при необходимости разрушения крупногабаритных фрагментов на более мелкие части при толщине ж/бетона от 120 до 300 мм. Габариты получаемых при разрушении гидрокусачками частей, позволяют их утилизировать как механизированным способом, так и вручную.

Электрогидравлический метод разрушения монолитных конструкций Осуществляется без образования взрывной волны и разброса осколков, что является принципиальным фактором при производстве работ в местах с выделением пыли или вероятным появлением газа. Этот метод совершенно безопасен для работающих вблизи людей и установленного оборудования, поэтому он может с успехом применяться не только на открытых площадках стройки, но также и внутри производственных помещений.

Применение установки электрогидравлического эффекта для разрушения каменных и бетонных массивов, бутобетонной и кирпичной кладок позволяет в десятки раз увеличить производительность труда и даже совсем исключить применение физического труда на указанных работах.

Буровзрывной метод разрушения Метод использует энергию взрыва, образующегося при воздействии на взрывчатое вещество начального импульса от искры либо удара. Этот метод давно применяется в строительстве, поэтому считается одним из самых первых. В обоснованных случаях разрушения конструкций этим способом применяют шпуровые заряды и камуфлированный взрыв. Для уменьшения разлета кусков используют локализаторы взрыва различных конструкций.

Заключение

разрушение железобетонный коррозия При реконструкции капитальных сооружений часто возникает потребность в высокопроизводительном и мобильном способе разрушения железобетонных конструкций. Обычно для этих целей используются взрывчатые вещества, гидромолоты, а также ручные электрические или пневматические молотки. Известно, что разрушение железобетонных конструкций взрывным способом обладает существенными недостатками.

Это затраты на подготовку объекта, большой разлет кусков бетона, вероятность поражения оборудования и коммуникаций на значительном расстоянии от места взрыва.

Гидромолоты, как правило, навешиваются на стрелу тяжелых экскаваторов, что ограничивает область их использования в стесненных условиях. Традиционное использование ручных электрои пневмоотбойных молотков ведет к весьма высоким физическим затратам при чрезвычайно малой производительности при демонтаже даже сравнительно небольших по объему и прочности железобетонных конструкций.

Существуют и другие способы, основанные, например, на применении установок, создающих высокие давления в заранее сделанных шпурах токами высокой частоты или специальными расширяющимися составами. Однако эти способы требуют дополнительной трудоемкой подготовки объекта в виде сетки шпуров, выполняемой вручную специальными перфораторами.

Список литературы

Байков В. Н. Железобетонные конструкции. Строительные материалы. — 2006. — № 8. — С. 64−66.

Гусев Б.В., Загурский В. А. Вторичное использование бетонов. М.: Стройиздат, 2008. — 95 с.

Кулепяк О. Г. Железобетонные и каменные конструкции. — М.: Высш. шк., 2009. — 448 с.

Попов К. Н. Строительные материалы и изделия. Высш. школа 2012.