Введение в специальность («комплексная реконструкция и эксплуатация зданий и сооружений»)

вскрытии подвалов и других необитаемых помещений. В подъездах установлена

также громкоговорящая связь с диспетчером для срочного вызова специалистов

для устранения неисправностей, в том числе и на строительных конструкциях,

например о протечках кровли и др. На ОДС имеется и телефонная связь.

Во многих городах созданы жилищно-эксплуатационные тресты эксплуатационно-

ремонтные управления, осуществляющие плановый ремонт зданий. В их состав

входит диспетчерская служба с оперативными бригадами для устранения

аварийных ситуаций. Однако большая часть существующей застройки — многие

жилые, все служебные и производственные здания — эксплуатируются

самостоятельными бригадами; это многомиллионная армия специалистов,

обеспечивающая исправное техническое состояние зданий и сооружений.

Техническое обслуживание и особенно ремонт здании, хотя и относятся к

широкой отрасли строительства, обладают специфическими чертами. Особенно

сложен комплексный капитальный ремонт, отличающийся прежде всего

технологией работ- новое строительство начинается с нулевого цикла и обычно

ведется снизу вверх путем монтажа готовых конструкций, а ремонтные работы

производятся в стесненных условиях существующей застройки, когда трудно

разместить подсобные предприятия, краны, склады материалов. Стремление

полнее использовать при ремонте старые материалы и конструкции, сопряжено с

трудоемкой оценкой их технического состояния, ибо в разных частях износ их

различен. Планировать такой ремонт весьма сложно, так как неизвестны итоги

разборки сооружения, полезный выход материалов и пр.

Лица, занятые эксплуатацией и ремонтом зданий, должны хорошо знать их

устройство, условия работы конструкций, технические нормативы на материалы

и конструкции, требуемые для ремонта. Они с помощью приборов, а также по

внешнему виду и признакам должны уметь хотя бы приближенно оценивать

техническое состояние здания и отдельных его конструкций, уметь выявлять

уязвимые места, с которых может начаться его разрушение, выбирать наиболее

эффективные способы и средства его предупреждения и устранения, не нарушая

по возможности, использование здания по назначению.

Решению столь обширного и сложного комплекса вопросов призвана

способствовать теория эксплуатации зданий. Именно она научно обосновывает

необходимость и сроки эксплуатационных мероприятий, так как базируется на:

знании значений параметров эксплуатационных качеств (ПЭК), которые

требуется поддерживать на заданном уровне; установлении закономерностей

воздействия внешних и внутренних факторов, выявлении характерных дефектов,

повреждений и назначении способов их устранения;

выборе способов контроля ПЭК и методов отыскания дефектов, повреждений и

неисправностей;

определении способов и порядка наиболее рационального восстановления ПЭК

зданий; назначении периодичности ремонтов и объемов работ; рациональном

решении вопросов штатной структуры, численности и квалификации

эксплуатационного персонала.

Современные сложные здания и сооружения могут хорошо и эффективно

эксплуатировать только профессионально теоретически и практически

подготовленные специалисты; таким специалистам требуются знания в трех

основных областях:

знание устройства эксплуатируемых зданий и их конструкций, условий их

работы, эксплуатационных требований к ним, их конструкциям соответственно

их назначению, а также назначению и размерам здания; умение находить

уязвимые места, в которых может начаться разрушение конструкций;

понимание механизма износа, коррозии и разрушения строительных

конструкций под воздействием различных факторов и на этой основе

эффективное использование методов и средств рациональной их защиты:

владение практическими приемами и навыками использования различных

материалов и устройств, позволяющих успешно решать каждодневные задачи по

содержанию в исправном состоянии эксплуатируемых зданий.

Исходя из этого книга делится на три раздела, отвечающие упомянутым трем

областям необходимых знаний:

раздел первый — описание особенностей устройства трех основных типов

зданий и сооружений: жилых и общественных, производственных и специальных —

заглубленных, их конструкций, предъявляемых к ним эксплуатационных

требований; определение целей, задач, научных основ и содержания

эксплуатации;

раздел второй — изложение теоретических основ механизма разрушения и

методов защиты строительных конструкций в типичных условиях, т. е. без

акцента на специфичность происходящих в зданиях процессов (так как их

чрезвычайно много), как основы для решения практических задач эксплуатации

и ремонта зданий или сооружений;

раздел третий — рассмотрение примеров восстановления эксплуатационных

качеств трех основных типов зданий и сооружений: гражданских,

производственных и специальных заглубленных с целью накопления знаний и

привития навыков решения практических задач их технического обслуживания и

ремонта.

В книге небольшого объема невозможно описать все многообразие

эксплуатируемых зданий и сооружений, раскрыть все особенности

воздействующих на них факторов, все повреждения и способы восстановления

эксплуатационных качеств. Поэтому, разумеется, в каждом разделе изложены

основы, наиболее важные сведения, овладев которыми можно практически решать

задачи эксплуатации зданий, пользуясь (при необходимости) также

литературой, приведенной в конце книги.

2. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И ИЗНОС ЗДАНИЙ

2.1 Причины и механизм износа

Под долговечностью понимается способность зданий и их элементов

сохранять во времени заданные качества в определенных условиях при

установленном режиме эксплуатации без разрушения и деформаций.

Долговечность характеризуется временем, в течение которого в

сооружениях, с перерывами на ремонт, сохраняются эксплуатационные качества

на заданном в проекте (нормами) уровне; она определяется сроком службы не

сменяемых при капитальном ремонте конструкций: фундаментов, стен,

железобетонных перекрытий, колонн — кровля, полы, оконные переплеты,

инженерное оборудование зданий — обычно имеют меньшие сроки службы и

поэтому они, во-первых, периодически защищаются покрытиями и, во-вторых, по

мере износа заменяются или восстанавливаются.

Различают физическую и моральную, или технологическую, долговечность.

Физическая долговечность зависит от физико-технических характеристик

конструкций: прочности, тепло- и звукоизоляции, герметичности и других

параметров.

Моральная долговечность зависит от соответствия здания своему —

назначению по размерам, благоустройству, архитектуре и т. п.

Правильная эксплуатация и заключается в предотвращении преждевременного

физического износа профилактическими мерами и периодическом проведении

капитального ремонта.

Надежность здания (вероятность его безотказной работы), долговечность и

износ могут быть представлены во взаимосвязи графически, как показано на

рис. 1, а.

различают еще оптимальную долговечность, т. е. срок службы здания, в

течение, которого экономически целесообразно его восстанавливать однако

наступает такой срок, когда затраты на восстановление становятся

нецелесообразными, ибо превышают стоимость строительства нового здания.

В период эксплуатации сооружения подвергаются многочисленным природным и

технологическим воздействиям, учитываемым в проекте при выборе материалов,

конструкций и т. п.; однако на практике сочетание характеристик

строительных материалов и конструкций может отличаться от установленных

ГОСТом и вследсвие суммарного воздействия многочисленных факторов может

происходить ускоренный износ сооружений. Он весьма разнообразен и сложен;

на предупреждение ускоренного износа расходуются значительные материальные

средства, ограничиваемые экономическими соображениями; рациональное

эксплуатационное содержание сооружений — задача во многом индивидуальная,

решение которой требует специальной подготовки. I Рассмотрим причины и

механизм износа конструкций и сооружений подробнее.!

В износе конструкций и оборудования можно выделить три участка:

участок I — период приработки, деформаций, повышенного износа; этот

период краток, и на него распространяется гарантия, выданная строителями

сроком на два года; в данный период производиться последовательный ремонт;

Рис. 1. Накопление износа (а) и факторы (внешние и внутренние),

воздействующие на здание (б)

участок II — период нормальной эксплуатации, медленного износа, во время

которого накапливаются необратимые деформации, приводящие к структурным

изменениям материала, медленному его разрушению;

участок III — период ускоренного износа, когда он достигает критического

значения и возникает вопрос о целесообразности ремонта или списания и

разборки сооружения.

В работе конструкций из бетона различают период упрочения — набора

прочности, главным образом вследствие дальнейшей гидратации цемента, и

период разрушения, снижения прочности из-за разрушения скелета материала.

Для строительных конструкций, в частности бетонных, характерен хрупкий вид

разрушения без заметных остаточных деформаций; при этом на величину

разрывного усилия оказывает существенное влияние время, в течение которого

действует усилие, происходит «подготовка» разрушения, «накапливаются»

микротрещины.

, При эксплуатации сооружений различают силовое воздействие нагрузок,

вызывающее объемное напряженное состояние, и агрессивное воздействие

окружающей среды, в результате чего сооружения изнашиваются и выходят из

строя.

Агрессивной средой является такая среда, под воздействием которой

изменяются структура и свойства материалов, что приводит к непрерывному

снижению прочности и разрушению структуры; разрушение при этом называется

коррозией.

Развитие промышленности и городов идет по линии использования более

высоких скоростей технологических потоков, давлений, температур,

образования агрессивных сред, т. е. по линии возникновения условий, когда

на сооружения воздействуют более агрессивные среды и механические нагрузки,

чем прежде, что, естественно, приводит к более быстрому их разрушению и

необходимости более эффективной защиты.

Способность материалов сопротивляться разрушительному воздействию

внешней среды называется коррозионной стойкостью, а предельный срок службы

сооружений, в течение которого они сохраняют заданные эксплуатационные

качества, и есть их долговечность.

Вещества и явления, способствующие разрушению, коррозии, называют

стимуляторами или факторами, содействующими коррозии. Вещества и явления,

затрудняющие и замедляющие разрушение, коррозию, называют пассиваторами или

ингибиторами коррозии.

Агрессивность или пассивность среды не имеют универсального характера, т.

е. они могут меняться ролями: в одних условиях определенная среда

агрессивна, а в других — она же пассивна. Так, теплый, влажный воздух

весьма агрессивен по отношению к стали, но цементный бетон он упрочняет.

Разрушение строительных материалов носит весьма разнообразный характер:

химический, электрохимический, физический, физико-химический. Детально это

будет рассмотрено ниже применительно к основным строительным материалам:

металлу, бетону, дереву. Классификация агрессивности сред и их воздействий

приведена в СНиП 11.28—76. Агрессивные среды делятся на газовые, жидкие и

твердые. Ниже дается их краткая характеристика.

Газовые среды — это прежде всего такие соединения, как сероуглерод

(CS2), углекислый газ (СО2), сернистый газ (SO2) и др. Их агрессивность

определяют три главных фактора, или показателя: вид и концентрация газов,

растворимость газов в воде, влажность и температура газов.

Жидкие среды — это растворы кислот, щелочей, солей, а также масла, нефть,

растворители и др. Агрессивность таких сред определяется тремя

показателями: концентрацией агрессивных агентов, их температурой, скоростью

движения или величиной напора у поверхности конструкции. Коррозионные

процессы более интенсивно протекают в жидкой агрессивной среде.

Твердые среды — это пыль, грунты и т. п. Их агрессивность оценивается

четырьмя показателями: дисперсностью, растворимостью в воде,

гигроскопичностью и влажностью окружающей среды. Влага в твердых средах

играет особенно активную роль.

На рис. 1,6 показаны внешние и внутренние воздействия на здания и

сооружения. Все они учитываются в нормах и при разработке проектов, однако

страна наша так велика, столь разнообразны климатические,

гидрогеологические условия строительства, а также и внутренние воздействия,

вызванные происходящими в сооружениях процессами, что не всегда удается

найти оптимальные решения, учитывающие все воздействия, относительно

долговечности, экономичности и других показателей. Поэтому важной задачей

персонала эксплуатационной службы является учет специфических воздействий

на сооружения, что способствует обеспечению заданной их долговечности.

Рассмотрим основные факторы, воздействующие на сооружения.

Воздействие воздушной среды. В атмосфере содержатся пыль и газы,

способствующие разрушению зданий. Загрязненный воздух, особенно в сочетании

с влагой, вызывает преждевременный износ, коррозию или загрязнение,

растрескивание и разрушение строительных конструкций. Вместе с тем в чистой

и сухой атмосфере камни, бетоны и даже металлы могут сохраняться сотни и

тысячи лет. Это значит, что воздушная среда, в которой находятся такие

материалы, слабо агрессивна или совсем не агрессивна.

Основным загрязнителем воздуха являются продукты сгорания различных

топлив; поэтому в городах и промышленных центрах металлы корродируют в два-

четыре раза быстрее, чем в сельской местности, где сжигается значительно

меньше угля и нефтепродуктов.

Загрязненность воздуха газами и твердыми частицами в зимнее время шлите

и зависит от вида топлива. Больше всего загрязняет атмосферу пылевидное

топливо, ибо при его сжигании вместе с дымом уносится много золы и пыли,

меньше всего — природные газы.

Основными продуктами сгорания большинства видов топлива являются

углекислый (СО2) и сернистый (SO2) газы. При растворении углекислого газа в

воде образуется углекислота — конечный продукт сгорания многих видов

топлива; она разрушающе действует на бетон и иные материалы. При

растворении сернистого газа в воде образуется серная кислота, также

разрушающая бетон.

Кроме углекислоты и серной кислоты, в дымах накапливаются и другие

(свыше ста) вредные соединения: азотная и фосфорная кислоты, смолистые и

иные вещества, несгоревшие частицы, которые, попадая на конструкции,

загрязняют их и способствуют разрушению.

В приморских районах в атмосфере могут содержаться хлориды, соли серной

кислоты и другие вредные для строительных материалов вещества. Влажность

воздуха повышает его агрессивное воздействие, в частности на металлы.

Воздействие грунтовой воды. Имеющаяся в природе грунтовая вода может

быть: связанной (химически, гигроскопически и осмотически впитанной или

пленочной); свободной; парообразной (перемещающейся по порам из мест с

большой упругостью водяного пара в места с меньшей его упругостью).

Грунтовая вода взаимодействует физически и химически с минеральными и

органическими частицами грунта. Все ее виды находятся во взаимодействии

друг с другом и переходят один в другой. Вода в грунтах всегда представляет

собой раствор с изменяющимися концентрацией и химическим составом, что

отражается и на степени ее агрессивности.

Оценивая агрессивность грунтовых вод, следует учитывать переменный ее

характер: с течением времени возле подземных частей сооружений водный режим

может изменяться, в связи с чем агрессивность среды будет повышаться или

снижаться.

Атмосферные осадки, проникая в грунт, превращаются либо в парообразную,

либо в гигроскопическую влагу, удерживающуюся в виде молекул на частицах

грунта молекулярными силами, либо в пленочную, поверх молекулярной, либо в

гравитационную, свободно перемещающуюся в грунте под действием сил тяжести.

Гравитационная влага может доходить до грунтовой воды и, сливаясь с ней,

повышать ее уровень.

Грунтовая вода, в свою очередь, вследствие капиллярного поднятия

перемещается вверх на значительную высоту и обводняет верхние слои грунта.

В некоторых условиях капиллярная и грунтовая воды могут сливаться и

устойчиво обводнять подземные части сооружений, в результате чего

усиливается коррозия конструкций, снижается прочность оснований.

Изменение минералогического состава грунтовых вод меняет их агрессивность

по отношению к подземным частям сооружений. В районах с большим количеством

осадков (в северных) уровень грунтовых вод поднимается и снижается их

карбонатная жесткость (в результате разбавления осадками); это усиливает

способность вод к выщелачиванию извести в бетонных конструкциях. В

засушливых районах, наоборот, из-за большого испарения влаги повышается

концентрация минеральных солей в воде, что вызывает кристаллизационное

разрушение бетонных конструкций.

Испарение из грунтов влаги и их увлажнение приводят к движению в грунтах

воздуха (кислорода), что также повышает их коррозионную активность.

Существует много разновидностей агрессивности грунтовых вод. Из них чаще

всего выделяют общекислотную, выщелачивающую, сульфатную, магнезиальную и

Страницы: 1, 2, 3