Стальной маяк для наблюдения за трещинами. Методы и средства наблюдения за трещинами

Появившиеся на стенах здания трещины не только портят эстетику постройки, но и являются признаком серьёзных проблем архитектурного плана.

При возникновении такой ситуации обязательно сообщают в компанию, отвечающую за эксплуатацию сооружения.

Специалисты должны провести техническую оценку сооружения, установить степень безопасности для дальнейшего использования и утвердить список мероприятий по устранению проблемы.

В процессе осмотра учитывают давность повреждения. Также устанавливают маяки на трещины стен, чтобы определить динамику развития разрушения.

Установка маяков для определения размеров трещин в стенах

Степень опасности появившейся трещины определяют по месту образования:

• на несущих стенах – создают серьезные аварийные ситуации;
• на перегородках – носят локальный характер.

За проблемным участком конструкции устанавливают наблюдение, используя разные виды маяков. Также мониторинг используется в зданиях, определённых как аварийные или с ограниченной работоспособностью. Следят за развитием образовавшихся разрушений и в сооружениях, рядом с которыми проходят активные строительные работы или проводится реконструкция.

Точечный способ контроля за трещинами на стенах
Электронные датчики и системы мониторинга

Гипсовые маяки
Пластинчатые маяки

Основной целью наблюдения является фиксация в специальном журнале всех изменений параметров появившихся трещин.
Такие показатели необходимы:

1. для правильной оценки технического состояния постройки;
2. решения о возможности дальнейшей эксплуатации;
3. необходимости и сложности проведения ремонтных работ;
4. ликвидации факторов, разрушающих здание.

Выбирая подходящий метод наблюдения, учитывают срочность получения информации, точность результатов, надёжность самого способа и трудоёмкость предстоящих работ.

Виды маяков и особенности использования

Электронные модели

В работе используются электронные датчики, способные передавать информацию на расстоянии. С помощью таких маяков на трещинах получают точные результаты повреждения стен или перестенков.

Процедура отличается дороговизной и необходимостью использования нескольких датчиков, измеряющих смещение конструкции в разных направлениях. Но, такие наблюдения проводят не более 15 дней, а результаты записывают с точностью до сотых.

Гипсовые отметки на стенах

Считаются самым доступным способом наблюдения за образовавшимися разрушениями. Перед установкой повреждённую поверхность потребуется выровнять. Если конструкция продолжает деформироваться, то на маяке образуются трещины. В этом случае рядом устанавливают контрольные метки.

При этом учитывают:

• негативную реакцию гипса на влияние низких температур и природных факторов;
• способность меток разрушаться самим по себе;
• высокую погрешность полученных результатов.

На полученную точность измерений влияет и неровность стены, на которой образовалась трещина. Каждой метке присваивается порядковый номер и дата. Результаты заносятся в журнал.

Мессуры
Как воспрепятствовать распространению трещин

Измерения с помощью пластинчатых приспособлений

Такие маяки устанавливаются с помощью эпоксидного клея или прикручиваются посредством дюбелей. Модели оборудованы сигнальной шкалой для проведения измерений. На шкале нанесены две оси и дополнительная информация, позволяющая полноценно исследовать повреждения во всех направлениях. Результаты измерения записываются с точностью до сотых (в миллиметрах).

По соотношению стоимости прибора и эффективности проведения мероприятия такой способ считается самым оптимальным. Также пластинчатые маяки удобные в использовании.

Точечный способ контроля

В области смещения конструкции определяются контрольные точки и отмечаются обычными дюбелями или специальными маячками, которые малозаметные на стене. При этом поверхность в проблемной зоне не требуется предварительно очищать от отделки. Такой метод позволяет наблюдать развитие раскола в любом направлении.

Точность результата зависит от погрешности инструментов, которыми выполняют контрольные замеры. Дюбеля или другие приспособления жёстко фиксируются к плоскости и не выпадают в период проведения исследований.

Мессуры

Представляют собой часовой механизм с высокоточной измерительной шкалой. Относятся к наглядным приспособлениям, с которых легко снимаются показания, а результат позволяет быстро ориентироваться в происходящих изменениях. Учитывая высокую стоимость приспособлений и такую же вероятность вандализма, маяки часового типа используются при проведении контрольных замеров.

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

Осмотр трещин в стенах, возникших вследствие перегрузки, дает полную информацию о состоянии кладки. Первичный осмотр трещин, вызванных неравномерной осадкой фундамента и перепадом температуры, позволяет определить их происхождение и раскрытие, но не дает возможность выяснить, произошла или нет стабилизация деформации. Для получения представления о динамике развития трещин и их стабилизации на стены устанавливают маяки. На каждую трещину ставят не менее двух маяков; один - в месте максимального развития трещины, другой - в месте начала ее развития. Маяки чаще всего изготавливают из гипса (алебастра). На наружных поверхностях стен иногда делают цементные маяки. Маяки могут быть также стеклянными и металлическими.

Гипсовые (цементные) маяки устанавливают на очищенную от штукатурки поверхность стены. Маяки должны иметь уширения на концах (типа восьмерки) (рис. 1.3 ,а). Толщина гипсового маяка у трещины должна быть минимальной (6...8 мм).

Стеклянные маяки также имеют уширения на концах и по периметру скреплены с поверхностью стены гипсовым раствором (рис. 1.3 ,б).

Рис. 1.3. Схемы, маяков на трещинах:

а - гипсовый (цементный); б - стеклянный; в, г - металлические: 1 - трещина; 2 - штукатурка; 3 - стена; 4 - гипсовый, раствор

Металлические маяки изготавливают из двух полосок кровельной стали (рис. 1.3 , в) и наклеивают на очищенную поверхность стены синтетическим клеем или прибивают гвоздями. Узкая полоска должна иметь нахлестку на широкую полоску. Маяк из оцинкованной стали окрашивают масляной краской. На более широкой полоске наносят риски через 1 мм.

На рис. 1.3 ,г показан вариант металлического маяка из кровельной стали. Прямоугольную пластину первоначально окрашивают в красный цвет. После установки второй (П - образной) пластины весь маяк окрашивают белой краской так, что красная краска сохраняется только под П-образной пластиной. Взаимное смещение пластинок обнаруживают по следу разных красок и измеряют металлической линейкой со скошенным краем.

Точность измерения 0,2...0,3 мм. На маяках ставят номер и дату. Данные заносят в специальный журнал наблюдений за маяками.

С помощью гипсовых (цементных) маяков можно установить только факт продолжения развития деформаций (образование трещины на маяке) и замерить раскрытие трещины.

Металлические маяки с рисками позволяют выявить значения как раскрытия, так и закрытия трещин.

Деформации раскрытия и сдвиги вдоль трещины можно определить индикатором мессурой с ценой деления 0,1 мм, используя стальные штыри с центрирующим устройством (высверленных или выбитых керном углублений). Штыри заделывают по обе стороны трещины на расстоянии 60...100 мм от нее. Если металлический маяк установлен в трудно доступном месте, то показания его шкалы можно снимать на расстоянии с помощью бинокля, теодолита или зрительной трубы.

Необходимо следить не только за раскрытием трещин, но и за их удлинением. С этой целью, после того как произошло удлинение трещины, на ее конец ставят новый маяк. При анализе поведения маяков следует иметь в виду, что трещина в кладке становится естественным температурным швом. Установленный на ней маяк будет регистрировать не только деформации от неравномерной осадки фундамента, но и температурные. Поэтому при перепадах температуры даже при отсутствии неравномерной осадки фундаментов в маяке практически всегда будут возникать волосные трещины.

Рис. 1. Порядок установки маяка.

На трещинах установить гипсовые или цементные маяки и организовать наблюдение с регистрацией результатов в определенные промежутки времени в специальном журнале. 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 трещин (см. чертеж). Маяки ставят в очищенных от штукатурки местах, позволяющих вести ежедневные наблюдения.

Каждому маяку присваивают номер и указывают дату его установки. Если в течение срока наблюдения на маяке не появится трещина, значит, неравномерная осадка стен и образование в них трещин прекратились и трещину после расчистки можно заделать раствором. Если маяки разрушаются, значит деформация стен продолжается. В этом случае журнал с результатами наблюдений направить на изучение для принятия решения. В сырых местах не допускается ставить гипсовые маяки - в этом случае устанавливать маяки из цементного раствора.

Наблюдения

за трещинами

Наблюдения за развитием трещин в стенах во времени осуществляются с помощью гипсовых, стеклянных или пластинчатых маяков.

1 - трещина; 2 - маяк гипсовый или из стекла; 3 - металлическая пластинка; 4 - риски;

5 - гвоздь

Ширина раскрытия трещин измеряется с помощью: - градуированных луп и микроскопов (МИР-2, МПБ-2) с 2,5-24-кратным увеличением; - целлулоидных или бумажных трафаретов, с нанесенными на них линиями разной толщины от 0,05 до 2 мм , путем совмещения линий с краями трещины; - масштабных линеек при раскрытии трещин более 2 мм (точность измерений ± 0,3 мм ).

При длительных наблюдениях ширина раскрытия трещин за рассматриваемый период определяется с помощью переносных индикаторов с ценой деления 0,01 мм и штангенциркулей с ценой деления 0,1 мм. Величина раскрытия принимается равной разности двух измерений расстояния между штырями (реперами) с центрирующим устройством, заделанными в конструкцию по обе стороны трещины.

Глубина развития несквозных (слепых) трещин hтр определяется: - по следу трещины на поверхности керна, высверленного из тела конструкции; - с помощью стальных калиброванных щупов различной толщины по формуле:

+ 5 мм, (2)

где:
dн - раскрытие трещины снаружи в мм (среднее из трех измерений);

dщ, hщ - толщина щупа и глубина погружения щупа в трещину в мм без усилия (среднее из трех измерений при смещении щупа по трещине на 1- 2 см);

С помощью ультразвуковых приборов (УКБ-1М; УК-10П; УЗП-62 и др.) в соответствии с указаниями РТУ УССР 92-62.

Глубина трещины определяется по разности времени прохождения ультразвуковых импульсов в МКС на длине базы а - с трещиной и без трещины по формуле:

, (3)

где: tl, ta - время прохождения ультразвука соответственно на участке

с трещиной и без трещины.

Маяки нумеруют и пишут на них дату установки. Трещины и маяки в соответствии с графиком наблюдения периодически осматриваются (не реже одного раза в 2-ое суток), и по результатам осмотра составляется акт (журнал), 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 (в журнале (акте) наблюдений обязательно должно быть зафиксировано - место расположения маяка, его номер, дату установки, первоначальную ширину трещины).

В случае деформации (разрыва) маяка рядом с ним устанавливается новый, которому присваивается тот же номер, но с индексом. Маяки, на которых появились трещины, не удаляют до окончания наблюдений.

Если в течение 30 суток изменение размеров трещин не будет

фиксировано, их развитие можно считать законченным, маяки можно снять и трещины заделать.

ЖУРНАЛ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА МАЯКАМИ

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