Trhliny v cihlových zdech budov. Diagnostika, opravy, vyztužení

Autor: V.M. Schwartz, V.V. Ivannikov, A.G. Nikolaev, O.B. Rjabov, V.N. Štěpánov (JSC NORE).

Publikováno v časopise Chemická technologie č. 10/2015

K největšímu počtu závad a poškození při prohlídkách průmyslových objektů a staveb postavených před počátkem 80. let minulého století došlo na cihlových zdech. Značnou část těchto vad tvoří trhliny ve zdivu.

Studium trhlin, zjišťování příčin jejich vzniku a dynamiky vývoje je zásadní etapou při kontrole cihlových stěn budov. Přítomnost trhlin snižuje konstrukční spolehlivost budovy a její provozní vlastnosti a výrazné trhliny v nosných stěnách vytvářejí hrozbu destrukce budovy.

Snížení únosnosti je výrazné zejména při výskytu vodorovných trhlin ve stěnách a svislých trhlin v konstrukcích nad otvory ve stěně. Přítomnost trhlin ve zdivu je také předzvěstí vážnějšího poškození zdí vzhledem k vlastnostem zdiva odolávat tlaku dobře, ale mnohem hůře než tahu. V důsledku toho se na nataženém povrchu zdiva objevují trhliny dlouho před jeho zničením.

Správná péče o zdivo, včasné opravy a utěsnění trhlin v cihlových stěnách umožňují výrazně zvýšit pevnost, spolehlivost a životnost celé budovy.

Typy trhlin v cihlových zdech a důvody jejich vzniku

Trhliny v cihlových zdech (obr. 1) jsou klasifikovány podle následujících hlavních charakteristik: a) v závislosti na důvodech jejich vzniku: deformace; konstruktivní; teplota; srážení; vznikající opotřebením zdiva; b) ve směru vývoje: vertikální; horizontální; nakloněný; c) v obrysu: přímočarý; křivočarý; uzavřené (nedosahující okraje stěn nebo otvorů v nich); d) v závislosti na hloubce: povrchní; end-to-end; e) podle vývojového stavu: stabilizovaný (pasivní); nestabilizovaný (progresivní); f) podle velikosti otvoru: vlas – do 0,1 mm; malý – do 0,3 mm; vyvinuté – 0,3–0,5 mm; velké – do 1 mm nebo více; g) podle stupně nebezpečí: trhliny nejsou nebezpečné, zhoršují pouze kvalitu přední plochy; nebezpečné trhliny, které způsobují výrazné oslabení úseků, jejichž vývoj pokračuje s nezmenšenou intenzitou; trhliny střední skupiny, které zhoršují provozní vlastnosti, snižují spolehlivost a trvanlivost konstrukcí, ale nepřispívají k jejich úplnému zničení.

Na základě zkušeností z provádění prohlídek budov a konstrukcí můžeme usoudit, že hlavními příčinami vzniku trhlin je nerovnoměrné sedání základů, které vede ke změně napěťově-deformačního stavu nadzemních konstrukcí a v konečném důsledku k poškození cihlové zdi.

V závislosti na příčinách sedání základů se mění i charakter trhlin, směr jejich vývoje, délka, hloubka a šířka otvoru.

Kromě toho může být výskyt trhlin v cihlových zdech způsoben důvody, které nesouvisejí s osadami základů:

• absence dilatačních spár u dlouhých stěn: trhliny se objevují ve střední části budovy a mají obecný vertikální směr;
• přetěžování stěn v místě podepření desek, vazníků a trámů: uzavřené svislé trhliny, extrémně nebezpečné náhlou destrukcí jednoho mola a následně v řetězové reakci všech ostatních. V takových případech jsou nutná okamžitá opatření – odstranění osob, instalace oplocení, plnění otvorů atd.;
• nedostatek podvázání zdiva: svislé trhliny, zcela rovné, s konstantním otevíráním po celé délce. Takové trhliny obvykle nejsou nebezpečné;
• fyzické opotřebení zděných zdí: kolísání teploty a vlhkosti vzduchu postupně ovlivňuje stav zděných zdí. V místech poškození zdiva časem vznikají drobné trhlinky. Jsou mělké a otevřené směrem k povrchu stěny. Pokud jsou stěny dostatečně masivní, nejsou nebezpečné;
• mechanický náraz: stěny jsou často poškozeny nárazy strojů a mechanismů. Trhliny jsou vícesměrné, pocházejí z místa poškození, zpravidla se shodují se švy zdiva a neovlivňují cihlu.

Faktory, které urychlují opotřebení stěn a přispívají k tvorbě trhlin, jsou:

• špatná kvalita zdiva (nesprávné ovázání, tlusté maltové spáry, zásyp rozbitými cihlami);
• nedostatečná pevnost cihel a malty (praskání cihel, vysoká pohyblivost malty atd.);
• společné použití při zdění kamenných materiálů různé pevnosti a deformovatelnosti (hliněné a silikátové cihly, hliněné cihly a škvárové bloky);
• použití kamenných materiálů pro jiné účely, než je jejich zamýšlený účel (například vápenopískové cihly ve vlhkém prostředí);
• špatná kvalita práce v zimě (použití ledových cihel, použití zmrzlé malty);
• agresivní vliv vnějšího prostředí (kyselé, zásadité a slané), střídavé zmrazování a rozmrazování.

Kontrola trhlin

V závislosti na napjatosti zdiva se rozlišují čtyři fáze jeho práce. První fází je stav napětí, který nevytváří poškození ve zdivu; druhá fáze – výskyt drobných vlasových trhlin v jednotlivých cihlách; třetí etapa – s rostoucím zatížením, praskliny, spojující se mezi sebou a svislými švy, delaminují zdivo do samostatných švů; čtvrtou etapou je destrukce zdiva. V tomto ohledu je velmi důležité zjistit příčiny vzniku trhlin ve zdivu již v prvních dvou fázích. Trhliny se identifikují vizuální kontrolou povrchů a také selektivním odstraněním ochranných nebo dokončovacích nátěrů z konstrukcí. Je třeba určit polohu, tvar, směr šíření po délce, šířku otvoru, hloubku, stáří a také určit, zda jejich vývoj pokračuje nebo se zastavil.

Vizuální kontrola spočívá v kontrole trhlin. Vysoce umístěné trhliny jsou zkoumány dalekohledem. Čistý povrch lomu ukazuje na nedávný původ trhliny, zatímco kontaminovaný povrch naznačuje dlouhodobý původ. Zvláštní pozornost by měla být věnována identifikaci trhlin, které se shodují se švy zdiva, protože je poměrně obtížné je odhalit.

Pro stanovení otvoru a hloubky trhlin existuje v současné době řada přístrojů, z nichž nejvýhodnější v oboru je sada sond, nejlépe jehlových (nebo šablon s tahy vhodné tloušťky), ale i složitější nástroje – měřidla trhlin a měřidla trhlin (obr. 2 ).

Důležitými ukazateli jsou doba vzniku trhlin a vnější okolnosti, které by mohly být příčinou deformace stavby. Obraz poškození stěny se výrazně komplikuje, když trhliny vznikají z různých příčin a v různé době, takže k jejich analýze je nutné mít podklady o inženýrskogeologických podmínkách, historii návrhu, výstavby a provozu budovy a umístění podzemních sítí.

Výsledky kontrol trhlin musí být uvedeny jasně. Trhliny jsou aplikovány na schémata fasád, vnitřních stěn a rozložení stěn.

Pro přehlednost lze diagram udělat v axonometrii. Trhliny jsou očíslovány, je uvedena jejich délka a rozměry (šířka otvoru, hloubka), je uveden jejich začátek v daném čase, jsou uvedena umístění a čísla přiložených fotografií. Při dlouhodobém pozorování jsou v místě největšího rozvoje trhlin instalovány deformační značky (majáky).

Maják je deska 200. 250 mm dlouhá, 40. 50 mm široká a 6. 10 mm vysoká, umístěná napříč trhlinou (obr. 3). Výhodným materiálem pro majáky je sádra nebo cemento-písková malta.

Jako maják se také používají dvě skleněné nebo kovové desky, každá upevněná na jednom konci na různých stranách trhliny, nebo pákový systém. Prasknutí majáku nebo posunutí desek vůči sobě ukazuje vývoj deformací. V suchých místnostech je povoleno instalovat majáky z papírových proužků.

Maják je instalován na hlavním materiálu stěny po odstranění omítky z jejího povrchu.

Doporučuje se umístit majáky také do předem vyříznuté drážky. V tomto případě je otvor vyplněn sádrovou nebo cementově-pískovou maltou.

Umístění trhlin je schematicky zakresleno na schématu uspořádání stěny s uvedením čísel a data instalace majáků.

Majáky se kontrolují týden po jejich instalaci a poté minimálně jednou měsíčně. V případě intenzivního praskání je nutné každodenní monitorování. Při pozorování vývoje trhliny po její délce se konce trhliny při každé kontrole fixují příčnými tahy. Datum kontroly je uvedeno u každého zdvihu. Pozorovací protokol zaznamenává číslo a datum instalace majáku, umístění a rozmístění, počáteční šířku trhliny a změny délky a hloubky trhliny v průběhu času. Pokud je maják deformovaný, je vedle něj instalován nový, kterému je přiděleno stejné číslo, ale s indexem. Majáky, na kterých se objevily trhliny, se odstraňují až na konci pozorování.

Pokud do 30 dnů není zjištěna změna velikosti trhlin, lze jejich vývoj považovat za ukončený, majáky odstranit a trhliny opravit.

Opravy trhlin a zpevnění zdiva

Opravit. Před opravou trhlin je nutné odstranit příčinu jejich vzniku. Práce na přípravě trhlin k opravě je důležitá. Měly by být zbaveny nečistot a navlhčeny vnitřní povrchy. K čištění můžete použít kartáče, ruční brusky nebo stlačený vzduch. Pro zajištění lepší přilnavosti malty k cihlám se doporučuje srazit okraje trhliny kladivem.

Injektáž trhlin s otvorem do 4 mm se provádí injektáží cementové nebo cementopolymerové malty stavebními stříkačkami (pistolemi).

Při otevření trhlin větších než 4 mm lze utěsnění trhlin maltou provést pomocí čerpadel na maltu, pneumatických dmychadel nebo pěchů. Jako pojivo se používá portlandský cement třídy M400 nebo M500 s jemností mletí minimálně 2400 cm3/g. Cementová pasta by měla mít normální tloušťku v rozmezí 20–25 %.

Utěsnění (tmelení) cementovou maltou se doporučuje pouze pro malé jednotlivé trhliny.

Tmelení cementovou maltou M100 se provádí do hloubky 2. 4 cm na každou stranu po začištění a omytí trhliny vodou.

Velké trhliny (zlomy) s otvorem větším než 5 cm se zakládají cihlami na maltu M50-100 s podvazem nebo bez podvazu s hlavním zdivem, nebo se trhliny utěsní betonem (maltou) B3,5-7,5 na lehké kamenivo.

Při opravách trhlin s šířkou otvoru větší než 10 milimetrů se používá metoda částečného rozebrání zdiva. Zdivo v zóně trhlin je rozebráno na šířku alespoň jedné cihly a hloubku půl cihly, přičemž každé čtyři řady jsou jemné do hloubky půl cihly. Brázdy ve zdivu jsou důkladně očištěny a vyplněny maltou a švy jsou převázány – jednoduchý „zámek“. Střed trhliny je vyplněn tekutou cementovou maltou.

Vyplňování trhlin a prasklin ve zdech se provádí, když je nutné zachovat texturu obličeje cihel, kamene nebo obkladů. V tomto případě se zdivo zdi po délce trhliny rozebere do hloubky půl cihly a šířky alespoň jedné cihly (kámen), poté se otvor vyplní novou cihlou v obkladu se starou cihlou. . U stěn a příček o tloušťce 25 cm a menší se poškozené zdivo v zóně trhlin demontuje a vymění v celé tloušťce stěny.

Při sanaci trhlin pod podpěrami trámů a vaznic podlah a obkladů se provádí lokální výměna zděných dílců nebo se instaluje roznášecí železobetonová podkladová deska („polštář“). Před jeho instalací jsou pod nosníky umístěny dočasné upevnění, které jsou umístěny přísně svisle na všech podlažích.

V současné době se začíná široce uplatňovat moderní způsob opravy cihelného zdiva, kdy je běžný portlandský cement nahrazen polymercementovou maltou, která má lepší adhezní a soudržné vlastnosti než zdivo. Tato metoda umožňuje zvýšit nosnost cihelného zdiva o 60 %, aniž by se zvyšovala jejich hmotnost nebo se měnily rozměry stěn. Výhodou této metody je také výrazná úspora materiálu a nízké mzdové náklady.

Amplifikace. Spolehlivým způsobem, jak obnovit celistvost cihlové zdi, je její posílení. Hlavními způsoby vyztužení jsou v současnosti vyztužení sponami a vyztužení šňůrami. Existují také metody zesílení, jako je instalace vnitřních kotev, instalace železobetonových pásů, instalace podlahových vazeb, instalace podpěr, ale tyto metody se používají zřídka. Výběr způsobu vyztužení v každém konkrétním případě je individuální a závisí na mnoha faktorech: velikosti trhlin, účelu cihlové zdi, umístění trhlin atd.

Zpevňovacím pracím by přitom mělo předcházet utěsnění trhlin ve zdivu a další restaurátorské práce. Výztužné práce se provádějí v souladu s pracovními výkresy a projektem práce.

Vyztužení pomocí klipů. V současné době se armování cihelného zdiva provádí pomocí vyztužené malty, železobetonových, kompozitních a ocelových rámů. Posílení stěn pomocí takových klipů umožňuje zcela obnovit jejich nosnost.

Vyztužené klece mohou být vyrobeny z výztužných tyčí nebo železobetonových pilastrů.

K tomu je vybraný materiál zajištěn pomocí trnů nebo kotev na jedné nebo obou stranách stěny. Zlepšení fyzikálních a mechanických vlastností je dosaženo aplikací cementově pískové malty na držák.

Vyztužení železobetonovou klecí je provedeno pomocí odolné ocelové výztuže a jemnozrnné betonové směsi. Takový pás je schopen převzít významný podíl zatížení na zdivo.

Kompozitní rámy vyrobené z vysokopevnostních vláken (sklo a uhlíkové vlákno) jsou nejúčinnější pro zpevnění cihlových zdí.

Zvláštností tohoto typu příchytek je, že s jejich pomocí se zvyšuje pevnost v tlaku svislých konstrukcí a také se zvyšuje smyková nebo smyková pevnost průřezů.

Ocelový rám může výrazně zvýšit nosnost cihelného zdiva. Skládá se ze silných armovacích tyčí, pásové oceli, válcovaných ocelových profilů (kanály, úhelníky, I-nosníky). Tato klec je pokryta kovovou sítí, na kterou je nanesena vrstva cementové malty.

Je však třeba si uvědomit, že spony mají velkou hmotnost, což výrazně zvyšuje zatížení základů budovy. Při instalaci oboustranného železobetonového rámu o tloušťce vrstvy 5 cm je tedy přídavná hmota na 1 m2 vyztužené stěny 250 kg.

Mezi nevýhody těchto metod dále patří jejich velká spotřeba materiálu, pracnost, zmenšení vnitřních rozměrů místnosti atp.

Posilování pomocí šňůr. Zpevnění stěn poškozených trhlinami předpjatými ocelovými táhly a pásy se provádí za účelem obnovení nebo zvýšení pevnosti, prostorové tuhosti staveb a pevnosti a stability stěn; zastavení rozvoje deformací stěny mimo rovinu (naklonění, vyboulení); omezení nebo zastavení rozvoje trhlin ve stěnách s nerovnoměrným sedáním základů, teplotními a vlhkostními vlivy a s různou tuhostí a zatížením sousedních stěn.

Tyče musí mít napínací zařízení (spojky, matice) nebo být namáhány tepelným ohřevem pomocí kahanů nebo autogenu. Nárůst tahu by měl být 30. 50 kN. Napnutí je řízeno speciálními zařízeními (tenzometry, tenzometry, indikátory) nebo poklepáním (při úderu by napínací šňůra měla vydávat vysoký zvuk). Napínání se provádí současně podél celého obrysu budovy po utěsnění trhlin cementovou maltou pod tlakem.

Vzdálenost mezi lanami se doporučuje 4. 6 m, aby plocha stěny nebyla větší než 20 m2 na lano.

Při zpevňování kamenných zdí z vnější strany pásy se vazníky pokládají na povrch zdí do drážek o průřezu 70×80 mm, vysekaných do zdiva, které se po napnutí vazníků utěsní cementovou maltou. M100. 150.

Koncové dorazy pramenů jsou vyrobeny ve formě kovových desek 10×10. 15×15 cm o tloušťce 10. 12 mm nebo z úseků kanálů. Konce tyčí (pramenů) musí být provlečeny maticí (obr. 4).

Při absenci podvázání nebo vzniku svislých trhlin na styku vnějších a vnitřních stěn lze pevnost zdiva obnovit instalací předpjatých svorek z tyčí o průměru 20. 24 mm a délce 1,5 . 2 m v úrovni horní části podlah se kotví příchytky do příčných stěn pomocí úhlů nebo žlabů. Svorky se napínají dotažením matic. Trhliny nebo mezery mezi stěnami se utěsní cementovou maltou pod tlakem.

Lokální zpevnění rohů budov a jednotlivých částí stěn poškozených trhlinami lze provést oboustranným obložením (vyvázáním) z kovových pásků o průřezu 6×80. 10×100 mm nebo žlabů č. 14× 20, dotaženo šrouby o průměru 16. 20 mm.