Трещины от излишнего нагружения конструкций

Воздействие чрезмерного, а иногда просто длительного нагружения приводит к появлению трещин, ширина их раскрытия превышает 0,28 мм. По рисунку трещинообразования можно определить его причину. Трещины, нормальные к продольной линии балки, возникают на растянутой грани и распространяются по высоте балки до нейтральной оси, отделяющей растянутую зону от сжатой. Трещины имеют самую большую ширину на растянутой грани конструкции и уменьшаются по мере удаления от нее. В целом трещины от изгиба равномерно распределяются вдоль балки, подвергающейся нагружению, чаще всего вблизи середины пролета при прогибе или над опорами при выгибании. Трещины от изгиба на нижней поверхности плиты проходят под прямым углом к продольной линии конструкции (нормальные трещины) примерно на равном отрезке друг от друга в зоне наибольшего изгибающего момента.

Трещины в приопорных сечениях наклонены под углом от 30 до 45 градусов к оси конструкции (наклонные трещины). Как и нормальные трещины, они располагают максимальной шириной раскрытия на увеличенной грани, уменьшаясь по мере удаления от нее.

При кручении конструкции, а в качестве таковой чаще всего можно представить себе балку, в ней появляются наклонные трещины, проходящие параллельно относительно друг друга на всем отрезке и, по существу, образующие на ее поверхности спираль. Они идут вверх по одной грани балки, через верхнюю поверхность и вниз по противоположной грани, возвращаясь обратно через нижнюю поверхность и соединяясь с другой трещиной на первой грани. Если для обследования трещин доступен лишь изолированный участок конструкции, трещина от кручения может казаться сходной с трещиной от сдвига. Однако при кручении трещина на дальней грани будет находиться под противоположным углом по сравнению с трещиной на передней грани, в то время как при сдвиге трещины на обеих гранях будут располагаться под тем же самым углом.

При выявлении трещин не более чем 0,2 мм начальная стадия самозалечивания обычно продолжается 3 — 5 дней. Впоследствии ширина трещины уменьшается и происходит резкое сокращение водопритока.

Не растворимый в воде СаСОз, образующийся в результате этих реакций, откладывается на стенках трещины и постепенно заполняет их.На начальной стадии фильтрации продолжительность залечивания зависит от протяженности трещины, то есть пути движения воды через бетон, ее pH, наличия в воде карбонатов и бикарбонатов, количества закупоривающих веществ, ширины раскрытия трещины, напора, скорости движения воды и ее температуры. Следующая стадия самозалечивания трещины — рост кристаллов в диффузионном режиме, скорость которого зависит от скорости диффузии ионов Са2+, происходящей под воздействием потока жидкости в трещине.

В стадии диффузионного залечивания статическая трещина с раскрытием 0,23 — 0,25 мм заполняется кальцитом за 7 — 8 недель. Однако на проницаемость идеальной трещины влияет шероховатость стенок, изменение раскрытия по протяженности, наличие арматурного каркаса, разветвленность трещины и пр.

В практике эксплуатации гидротехнических сооружений многое зависит и от наличия в воде илистых и глинистых частиц, которые могут заполнять пространство трещины при фильтрации воды. Трещины также могут заполняться продуктами биологической деятельности — водорослями, ракушками и пр.