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

Рефераты по архитектуре » Введение в специальность («комплексная реконструкция и эксплуатация зданий и сооружений») Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

Южно-Уральский Государственный Университет

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра градостроительства

РЕФЕРАТ

по курсу: «введение в специальность» для специальности 290503

«комплексная реконструкция и эксплуатация зданий и сооружений»

                                                                                                 Выполнил: студент

                                                                                             

                                                                                                                  группы АС-107

 

                                                                                                             Курдин И.В.

 

                                                                                           Проверил: зав. Кафедры

 

                                                                                                                           «Градостроительства»

 

                                                                                                              Кузьмин Е.Ф.

                                    

Челябинск

 

2004 г.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.   ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………2

2.   ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И ИЗНОС ЗДАНИЙ…………………………………........5

2.1  Причины и механизм износа…………………………………………………….5

2.2  Физический износ и моральное старение……………………………………...8

2.3  Классификация повреждений зданий и её практическое использование...10

3. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………...12


1. ВВЕДЕНИЕ

Здания и сооружения играют важную роль в жизни совре­менного общества. Можно утверждать что уровень цивилиза­ции развитие науки культуры и производства в значительной мере определяются количеством и качеством построенных зда­ний и сооружений.

Жизнь и быт советских людей обусловливаются наличием необходимых зданий и сооружений их соответствием своему назначению техническим состоянием.

Коммунистическая партия и Советское правительство уде­ляют постоянное внимание строительству реализуя таким об­разом свою главную заботу о повышении материального и ду­ховного уровня жизни советских людей.

Строительство в нашей стране ведется в очень больших мас­штабах. Только жилых зданий в Советском Союзе возводится больше чем во всех странах Западной Европы вместе взятых. Ежегодно у нас сдается в эксплуатацию 2 1 млн. квартир и более 10 млн. советских граждан улучшают свои жилищные условия на карте нашей Родины появляются десятки новых го­родов. Именно поэтому строительство в нашей стране является третьей по масштабам после промышленности и сельского хо­зяйства отраслью народного хозяйства.

За годы Советской власти в СССР построено более 1200 го­родов и введено в эксплуатацию более 3 8 млрд. м2 жилой площади. В настоящее время в эксплуатации находится около 65 млн. квартир причем более 80 % семей проживают в от­дельных квартирах. Столь широкие масштабы строительства являются характерной чертой развитого социалистического об­щества.

Составные части строительства как отрасли народного хо­зяйства его цели база критерии оценки качества и задачи строительной науки в обобщенном виде сформулированы в табл. В.1.

Каждое здание или сооружение представляет собой слож­ный и дорогостоящий объект состоящий из многих конструк­тивных элементов систем инженерного оборудова­ния выполняющих вполне определенные функции и обладаю­щих установленными эксплуатационными качествами.

Строительство в нашей стране характеризуется не только высокими количественными показателями но изменяется и ка­чественно структурно: улучшается планировка квартир совер­шенствуются строительные конструкции системы инженерного оборудования повышается комфортность жилищного фонда. Достаточно сказать что на отопление вентиляцию и горячее водоснабжение городов расходуется '/б всех видов топливно-энергетических ресурсов. Экономия только 1 % этих ресурсов сбережет ежегодно около 2 млрд. руб. эксплуатационных рас­ходов и капитальных вложений. Практика эксплуатации зда­ний показывает что автоматические методы регулирования расходования тепла позволяют довести   экономию до  10%.

    Следует также учитывать что здания строящиеся в настоящее время будут служить в XXI веке когда уровень комфорта ста­нет еще выше.

Проектируемые и возводимые здания согласно определяю­щим эксплуатационным требованиям должны:

обладать высокой надежностью т. е. выполнять заданные им функции в определенных условиях эксплуатации в течение за­данного времени при сохранении значений своих основных па­ра мстроп в установленных пределах;

быть удобными и безопасными в эксплуатации что дости­гается рациональными планировкой помещений и расположе­нием входов лестниц лифтов средств пожаротушения при­чем для ремонта и замены крупногабаритного технологического оборудования в зданиях должны быть предусмотрены люки проемы и крепления;

быть удобными и простыми в техническом обслуживании и ремонте т. е. позволять осуществлять его на возможно боль­шем числе участков иметь удобные подходы к конструкциям вводам инженерных сетей без демонтажа и разборки для ос­мотров и обслуживания с предельно низкими затратами на вспомогательные операции должны позволять применять пере­довые методы труда современные средства автоматизации и механизации сборно-разборные устройства для обслуживания труднодоступных конструкций а также иметь приспособления для крепления люлек источники тока и др.;

быть ремонтопригодными т. е. их конструкции должны быть приспособлены к выполнению всех видов технического обслуживания и ремонта без разрушения смежных элементов и с минимальными затратами труда времени материалов;

иметь максимально возможный и близкий эквивалентный для всех конструкций межремонтный срок службы;

быть экономичными в процессе эксплуатации что достига­ется применением материалов и конструкций с повышенным сроком службы а также минимальными затратами на отопле­ние вентиляцию кондиционирование освещение и водоснаб­жение;

иметь внешний архитектурный облик соответствующий их назначению расположению в застройке а также приятный для обозрения причем внутренняя покраска зданий не должна утомлять людей по возможности не загрязняться и легко под­даваться очистке восстановлению.

В зависимости от назначения здания в его проекте соответ­ственно нормам предусматривают необходимые размеры проч­ность герметичность теплозащитные и другие эксплуатацион­ные качества которые потом материализуют в ходе строитель­ства и поддерживают в процессе эксплуатации.

Использование зданий по их назначению принято называть технологической эксплуатацией.  Чтобы  здания  можно было эффективно использовать они должны находиться в исправном состоянии т. е. стены покрытия и прочие элементы совместно с системами отопления вентиляции и другими системами должны позволять поддерживать в помещениях требуемый температурно-влажностный режим а системы водоснабжения и ка­нализации освещения и кондиционирования — обеспечивать заданную комфортность. Процессы связанные с поддержанием зданий в исправном состоянии называются техническим обслу­живанием и ремонтом или технической эксплуатацией; они то и являются предметом нашего рассмотрения.

Построенные и принятые в эксплуатацию здания подверга­ются различным внешним (главным образом природным) и внутренним (технологическим или функциональным) воздейст­виям. Конструкции изнашиваются стареют разрушаются вследствие чего эксплуатационные качества зданий ухудша­ются и с течением времени они перестают отвечать своему на­значению. Однако преждевременный износ недопустим ибо нарушает условия труда и быта людей использующих эти зда­ния. Кроме того здания представляют собой большую матери­альную ценность которую необходимо всемерно беречь.

Техническое обслуживание и ремонт (техническая эксплуа­тация) зданий представляют собой непрерывный динамичный процесс реализацию определенного комплекса организаци­онных и технических мер по надзору уходу и всем видам ре­монта для поддержания их в исправном пригодном к использо­ванию по назначению состоянии в течение заданного срока службы.

По характеру задач и методам их решения техническое об­служивание и ремонт существенно отличаются от проектирова­ния и возведения хотя и входят в состав строительной отрасли так как они:

осуществляются весьма длительное время по сравнению с продолжительностью проектирования и возведения — десятки сотни лет что требует четкого предвидения перспективы и пре­емственности в деятельности эксплуатационной службы;

имеют циклический характер с периодичностью разных мероприятий от одного года до трех лет для текущего ремонта и от шести до тридцати лет для капитального что осложняет планирование и производство работ;

носят (в частности ремонт) во многом случайный вероят­ностный характер по месту объему и времени выполнения ра­бот что затрудняет их планирование требует от руководите­лей и исполнителей оперативности при корректировке планов в ходе их производства;

затрагивают интересы всего населения и каждого человека в отдельности у себя дома и на службе требуют их участия в ремонте (внутри квартир) т. е. носят социальный характер оказывают влияние на настроение людей; связаны с большими затратами сил и средств увеличиваю­щимися с течением времени что обусловлено с одной стороны старением строительного фонда и все возрастающими затра­тами на ремонт а с другой — ежегодным его пополнением что требует привлечения новых сил и средств для его технического обслуживания и ремонта;

для особо ответственных зданий сооружений (например Эрмитаж в Ленинграде) отличаются жесткой системой профи­лактики износа исключающей выход их из строя в установлен­ный период что связано с умением рассчитывать износ и пла­нировать профилактические работы по месту объему и вре­мени обеспечивая их производство материалами механизмами и трудовыми ресурсами.

Все это подтверждает важность и сложность задач техни­ческого обслуживания и ремонта зданий и сооружений.

Эксплуатация зданий в масштабе страны регламентирована Положениями о системах планово-предупредительного ремонта [4 и 5] готовится новая редакция По­ложения о техническом обслуживании и ремонте зданий. В них определены принципы организации эксплуатации основных ти­пов зданий и сооружений все они классифицированы по груп­пам и для них установлены средние сроки службы виды пери­одичность осмотров и ремонтов а также работы относящиеся к текущему и капитальному ремонтам.

Первостепенное значение в эксплуатации зданий имеет своевременный контроль их технического состояния проверка исправности строительных конструкций и инженерного обору­дования. Такой регулярный причем не только визуальный но (при необходимости) и инструментальный контроль предотвра­щает преждевременный выход зданий из строя позволяет обо­снованно планировать и проводить профилактические меро­приятия по их сбережению.

Каждое здание или сооружение проектируется и возводится для осуществления в нем определенного процесса и поэтому должно обладать заданными эксплуатационными качествами. Именно конкретные эксплуатационные качества отличают жи­лой дом от столовой механических мастерских клуба гаража и т. п.

Широкое понятие «строительство зданий» включает их проектирование возведение и техническую эксплуатацию. Каждому из этих трех этапов присущ свой круг за­дач но все они имеют общую цель — обеспечение эксплуата­ционных качеств конкретного здания. Решение задач на каж­дом этапе взаимосвязано — как запроектировано и построено здание таковы условия и проблемы его эксплуатации. В свою очередь опыт использования и содержания построенных зданий т. е. опыт их эксплуатации должен быть обязательно изучен для совершенствования проектирования и строительства новых зданий.

Отметим еще одну важную особенность современного строи­тельства и эксплуатации зданий: новизна задач и проблем с   которыми  встречаются   строители  и    эксплуатационники в связи с научно-техническим прогрессом освоением малоизу­ченных в строительном отношении северных восточных и дру­гих районов страны с особыми климатическими и гидрогеоло­гическими условиями сильно влияющими на характер возве­дения и эксплуатации зданий.

На рис. В.2 б графически отображено соотношение между затратами и временем по указанным трем этапам строитель­ства — между проектированием возведением и эксплуатацией. Проектирование в современных условиях длится в зависимости от сложности объекта месяц (или месяцы) и составляет по за­тратам примерно 1—2 % от стоимости возведения; строительство здания в зависимости от его сложности длится обычно ме­сяцы (иногда годы); эксплуатация т. е. поддержание здания в исправном состоянии длится десятки а то и сотни лет при­чем по затратам она ежегодно составляет 2—3 % от восста­новительной стоимости на строительную часть и 4—5 % — на содержание инженерного оборудования. Из этого следует что примерно через каждые 12—13 лет затраты на эксплуатацию зданий приравниваются затратам на их возведение. Поэтому важно чтобы эксплуатационные затраты были возможно мень­шими.

Существенным моментом в повышении эффективности тех­нического обслуживания и ремонта зданий является перевод их на проектную основу: теперь их решают на стадии проек­тирования в специальном разделе проекта и сметы.

Проектирование возведение и эксплуатацию каждого зда­ния объединяет применение единых параметров эксплуатацион­ных качеств; они являются стержнем вокруг которого ведется вся научная и практическая работа в области строительства зданий и сооружений.

При проектировании здания эксплуатационные качества оп­ределяются выбором материалов расчетом конструкций объ­емно-планировочным решением инженерным оборудованием в соответствии с назначением здания Строительными нормами и правилами (СНиП) и выделенными ассигнованиями.

При возведении зданий принятые в проекте значения пара­метров эксплуатационных качеств материализуются их досто­верность проверяется приборами и по их числовым значениям здания принимаются в эксплуатацию. Именно таким путем можно подтвердить что построенное здание отвечает задуман­ному в проекте.

При эксплуатации зданий главная задача состоит в поддержании предусмотренных проектом и материализован­ных при строительстве эксплуатационных качеств на заданном уровне. Они должны полностью соответствовать назначению здания (например в механических мастерских температура воздуха должна быть 12 °С а в здании детского сада — 20— 22 °С) что обеспечивается определенными строительными кон­струкциями и инженерным оборудованием.

Таким образом установлением значений параметров экс­плуатационных качеств (ПЭК) и разработкой инструкции по технической эксплуатации завершается проектирование зда­ний с помощью выработанных в проекте ПЭК контролируется их возведение; по соответствию фактических значений ПЭК проектным здания принимаются в эксплуатацию и путем под­держания ПЭК на заданном уровне осуществляется техниче­ская их эксплуатация в течение установленного срока службы.

Если все работы в ходе эксплуатации ведутся на базе срав­нения фактических значений ПЭК с нормативными или рас­четными то такая эксплуатация научно обоснована. К сожа­лению зачастую еще осуществляется субъективный (только визуальный) контроль технического состояния сооружений и исходя из этого определяется время место и объем работ по поддержанию зданий в исправном состоянии. Естественно в та­ких случаях объемы работ принимаются с большим запасом что исключает возможность ведения очередных работ на дру­гих объектах так как имеющиеся силы и средства уже израс­ходованы.

На каждом этапе строи­тельства должно уделяться большое внимание к параметрам эксплуатационных качеств данного здания что обеспечит согла­сованные действия между проектировщиками строителями и эксплуатационниками на основе числовых значений ПЭК т. е. позволит организовать все строительство на научной основе.

Эффективность эксплуатации и ее экономичность зависят от многих факторов в частности в значительной мере от про­фессиональной подготовки лиц ее осуществляющих от их уме­ния построить эксплуатацию на научной основе.

С ростом городов возведением многоэтажных и повышен­ной этажности зданий усложнилось их инженерное оборудо­вание возросли расходы на его содержание изменилась вся структура эксплуатации жилищного фонда. Потребовалось объединить и обеспечить автоматизированное управление лиф­тами освещением лестничных клеток установить контроль за температурой воды в системах центрального отопления горя­чего водоснабжения за загазованностью подвалов за входами в подвалы на чердаки другие необитаемые помещения и т. п.

Затем все управление эксплуатацией зданий свели в объ­единенные диспетчерские пункты (ОДП) в объединенную дис­петчерскую службу (ОДС) в масштабе микрорайона или комплексную диспетчерскую службу (КДС) микрорайона в за­висимости от количества аппаратуры установленной в этих пунктах. Уже внедрены типовые объекты диспетчеризации жи­лых массивов позволяющие получать информацию о работе лифтов температуре и давлении в системах горячего и холод­ного водоснабжения отопления пожаротушения о напряжении на электрических вводах об освещении подъездов тревож­ные сигналы о 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 углекислотную в зави­симости от наличия в воде соответствующих примесей и их концентрации указанных в СНиП 11.28—76.

Воздействие отрицательной температуры. Некоторые кон­струкции например цокольные части находятся в зоне пере­менного увлажнения и периодического замораживания. Отри­цательная температура (если она ниже расчетной или не приняты специальные меры для защиты конструкций от увлаж­нения) приводящая к замерзанию влаги в конструкциях и грунтах оснований разрушающе действует на здания.

При замерзании воды в порах материала объем ее увели­чивается что создает внутренние напряжения которые все воз­растают вследствие сжатия массы самого материала под влия­нием охлаждения. Давление льда в замкнутых порах весьма велико — до 20 Па. Разрушение конструкций в результате за­мораживания происходит только при полном (критическом) влагосодержании насыщении материала.

Вода начинает замерзать у поверхности конструкций а по­этому разрушение их под воздействием отрицательной темпе­ратуры начинается с поверхности особенно с углов и ребер. Максимальный объем льда получается при температуре —22°С когда вся вода превращается в лед. Интенсивность за­мерзания влаги зависит от объема пор. Так если вода в боль­ших порах начинает переходить в лед при

 0°С то в капилля­рах она замерзает только при —17°С.

Самым устойчивым к замораживанию является материал с однородными и равномерными порами наименее устойчи­вым— с крупными порами соединенными тонкими капилля­рами так как перераспределение в них влаги затруднено.

Напряжение в конструкциях зависит не только от темпера­туры охлаждения но и от скорости замерзания и числа переходов через 0 °С; оно тем сильнее чем быстрее происходит за­мораживание.

Камни и бетоны с пористостью до 15 % выдерживают 100—300   циклов   замораживания.   Уменьшение   пористости а следовательно и количества влаги повышает морозостойкость конструкций.

Из сказанного следует что при замерзании разрушаются те конструкции которые увлажняются. Защитить конструкции от разрушения при отрицательных температурах — это прежде всего защитить их от увлажнения.

Промерзание грунтов в основаниях опасно для зданий по­строенных на глинистых и пылеватых грунтах мелко- и средне-зернистых песках в которых вода по капиллярам и порам поднимается над уровнем грунтовых вод и находится в связан­ном виде. Связанная вода замерзает не сразу и по мере за­мерзания перемещается из зон толстых оболочек в зоны с обо­лочками меньшей толщины; это объясняется подсасыванием воды из нижних слоев в зону замерзающего грунта.

Промерзание и выпучивание грунтов опасны только для на­земных сооружений поскольку уже на глубине примерно 1 5 м от поверхности нет разницы в колебаниях дневной и ночной температур а на глубине 10—30 м не ощущается изменение зимних и летних температур.

Вода в грунте основания независимо от того является ли она поверхностной грунтовой или капиллярной всегда создает опасность промерзания грунта из-за повышения его теплопро­водности при увлажнении.

Повреждения зданий из-за промерзания и выпучивания ос­нований могут произойти после многих лет эксплуатации если будут допущены срезка грунта вокруг них увлажнение оснований и действие факторов способствующих их промер­занию.

Воздействие технологических процессов. Каждое здание и сооружение проектируется и строится с учетом воздействия предусматриваемых в нем процессов; однако из-за неодинако­вой стойкости и долговечности материалов конструкций и раз­личного влияния на них среды износ их неравномерен. В пер­вую очередь разрушаются защитные покрытия стен и полы окна двери кровля затем стены каркас и фундаменты. Сжа­тые элементы и элементы больших сечений работающие при статических нагрузках изнашиваются медленнее чем изгибае­мые и растянутые тонкостенные которые работают при дина­мической нагрузке в условиях высокой влажности и высокой температуры.

Кислотостойкими являются породы с большим содержанием кремния (кварц гранит диабаз) нестойки к кислотам породы содержащие известь (доломит известняк мрамор); последние являются щелочестойкими.

Обожженный кирпич стоек даже в среднекислой и средне-щелочной средах. Для него опасны плавиковая кислота и рас­твор едкого натра он разрушается также при солевой кор­розии.

Сухой бетон морозостоек однако пересыхание его при тем­пературе выше 60—80 °С приводит к обезвоживанию прекра­щению гидратации усадке температурным деформациям. Предварительно-напряженный железобетон теряет свои проч­ностные качества уже при температуре выше 80 °С в резуль­тате снижения напряжения в арматуре.

Минеральные масла химически неактивны по отношению к бетонам но в то же время отрицательно на них воздейст­вуют так как их поверхностное натяжение в два-три раза меньше чем у воды а поэтому они обладают большей смачи­вающей способностью и большей силой капиллярного поднятия: масло попавшее на бетон глубоко проникает в него раскли­нивая частицы изолируя зерна цемента от влаги и прекращая тем самым их дальнейшую гидратацию.

Страницы: 1 2