2.4. Методы оценки состояния фундаментов
Натурные обследования состояния фундаментов производятся путем визуального и инструментального наблюдения, а также лабораторных испытаний материалов, взятых из конструкций, которые находились в эксплуатации.
Шурф, предназначенный для обследования фундамента и основания, разрабатывается в плане в виде прямоугольника, большая сторона (1,5—3 м) которого должна примыкать к фундаменту.
Размеры шурфа должны обеспечить свободную работу в нем людей. При проходке шурфа геологическое описание производится по его стенке, противолежащей фундаменту, где грунт обычно не нагружен. Со стороны, прилежащей к фундаменту, пробы грунта отбираются с разных горизонтов для определения загрязненности его агрессивными продуктами. Одновременно производится отбор проб грунтовой воды, если она окажется в шурфе. Отобранные пробы грунта (массой не менее 0,5 кг) до лабораторного химического анализа хранятся в стеклянных запарафинированных банках, а пробы воды — в стеклянных сосудах с притертыми пробками.
Прочность материала фундаментов [2, с. 14—20; 4; с. 89—91] определяется неразрушающими методами (акустическим, радиометрическим, магнитометрическим и др.) или приборами механического действия (шариковым молотком Физделя, эталонным молотком Кашкарова, пистолетом ЦНИИСКа и др.). При сплошном обследовании фундаментов, стен подвалов и подземных сооружений применяют ультразвуковой метод [2, с.106—108; 3]. Ширина раскрытия трещин на поверхности фиксируется отсчетным микроскопом МИР-2.
Неразрушающие методы проверки позволяют произвести более точные измерения прочности материала фундаментов, а также обнаружить скрытые в них дефекты без снижения прочности конструкций. При акустическом методе, основанном на возбуждении упругих механических колебаний и регистрации условий их распространения в исследуемом материале, применяют ультразвуковые приборы УКБ-1, ДУК-20, УК-10П, УФ-90ПЦ и др. Радиометрические измерения интенсивности прохождения гамма-лучей в исследуемом материале и сравнения ее с интенсивностью в эталонных образцах осуществляют портативным переносным гамма-плотномером СГП. При магнитометрическом методе, основанном на возникновении магнитной анизотропии под действием приложенных напряжений, с помощью приборов ИТП-1 и ИПА определяют толщину защитного слоя в железобетонных фундаментах и расположение в них арматуры.
Механические методы контроля прочности позволяют произвести оценку только поверхностного слоя бетонных и железобетонных фундаментов. Эти методы менее точны, по сравнению с неразрушающими, поскольку прочность поверхности фундамента лишь приближенно может характеризовать прочность его в массиве.
Пробы материалов подземных конструкций в агрессивных средах подвергаются полному химическому анализу для определения процентного содержания окислов, ионов SO4" Cl" влажности, водородного показателя рН и др. Качественный и количественный состав продуктов коррозии устанавливается методами петрографического и электронно-структурного анализа в лабораторных условиях.
При обследовании свайных фундаментов определяют состояние свай, шаг и сечение свай, надежность заделки их в ростверк.
Наблюдения за уровнем грунтовых вод и их химическим составом следует проводить через сеть смотровых скважин для своевременного выявления утечки технологических растворов. Контрольные скважины должны быть оборудованы обсадными перфорированными трубами. При появлении воды в подвальных помещениях необходимо проверить состояние коммуникаций и качество гидроизоляции.
При обследовании конструкций фундаментов также выявляется коррозионное разрушение арматуры и закладных деталей. Характерным разрушением является уменьшение рабочего сечения арматуры или закладных деталей в результате перехода наружных слоев металла в продукты коррозии. Состояние арматуры устанавливается при удалении защитного слоя бетона. Обнажение арматуры происходит преимущественно в местах наибольшей подверженности ее коррозии, что выявляется по отслоению защитного слоя бетона, образованию в нем трещин и ржавых пятен. Сечение арматуры замеряется в месте ее наибольшего ослабления коррозией. При равномерной коррозии глубину поражений определяют измерением толщины слоя ржавчины, при язвенной — измерением глубины отдельных язв.
Фундаменты, выполненные из ненапряженного железобетона, площадь поперечного сечения арматуры в которых уменьшилась в результате коррозии на 10 % и более, должны быть усилены. Фундаменты с анкерными болтами заменяются или усиливаются в тех случаях, когда уменьшение поперечного сечения болта, работающего на растяжение на участке без резьбы, превышает 20 %, а болта, работающего на сжатие — 30 %.
Для определения степени коррозионного разрушения бетона (степени карбонизации, состава новообразований, структурных нарушений бетона) используют современные физико-химические методы. Исследование новообразований, возникших в бетоне под воздействием агрессивной среды, производится на отобранных из фундамента образцах с помощью дифференциально-термического, рентгено-структурного, электронно-микроскопического и химического методов. Глубину карбонизации бетона устанавливают по изменению величины рН.
Структурные изменения в бетоне определяют с помощью микроскопического метода, который позволяет: детально изучитьповерхность, выявить наличие крупных пор, размер и направление трещин и взаимное расположение и характер сцепления цементного камня и зерен заполнителя, состояние контакта между бетоном и арматурой.
Оценка состояния железобетонных фундаментов производится по десятибалльной системе. При этой оценке обращается внимание на наличие высолов, мокрых и масляных пятен, трещин, отколов защитного слоя бетона, следов ржавчины на поверхности бетона, а также на характер сцепления арматуры с бетоном, выпучивание стержней арматуры, глубину коррозии, структуру бетона, степень разрушения закладных деталей и защитных покрытий.