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
|