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

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. ДОЛГОВЕЧНОСТЬИИЗНОСЗДАНИЙ

2.1 Причиныимеханизмизноса

 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. Относительное сниже­ние прочности бетона под действием

пролитого масла тем зна­чительнее, чем выше водоцементное отношение (В/Ц): с

уве­личением пористости бетона возрастает

его насыщенность рас­творами, в том

числе и маслами.

Износ

конструкций под действием истирания — абразивный износ полов, стен, углов колонн, ступеней лестниц и других конструкций—бывает

весьма интенсивным и поэтому сильно влияющим

на их долговечность. Он происходит под действием как природных сил (ветров, песчаных бурь), так и вследствие технологических и функциональных процессов,

например из-за интенсивного

перемещения больших людских потоков в зда­ниях общественного назначения.

 Состояние производственных сооружений с агрессивными средами во многом зависит от культуры самого

производства, т. е. от того, как

герметизированы технологические линии, предотвращены

ли агрессивные выделения в помещения, усилена

ли вентиляция, как быстро смываются промышленные стоки. Для поддержания таких сооружений в исправном со­стоянии важна также культура их технической

эксплуата­ции: чем выше агрессивность

среды в сооружении, тем чаще должны

проводиться обследования и возможно быстрее восста­навливаться конструкции, начавшие разрушаться.

2.2 Физическийизносиморальноестарение

 Износ, или старение,

это потеря сооружениями ещё элементами

первоначальных эксплуатационных качеств. Такой процесс неизбежен, и задача состоит в недопущении ускорен­ного, преждевременного износа, в своевременной

замене, уси­лении конструкций и

оборудования с малыми сроками службы. Различают физический износ и моральное

старение.

 Физический износ — это потеря   конструктивными  элемен­тами первоначальных физико-технических свойств. Моральное

старение
бывает двух форм: снижение

стоимости сооружения, обусловленное научно-техническим прогрессом и удешевлением строительства с те­чением времени, при строительстве новых зданий;

потеря сооружением технологического соответствия его на­значению,

восстановление которого связано с дополнительными затратами.

Физический износ конструкций сооружения

определяется по Методике определения физического износа гражданских зда­ний, изданной МЖКХ РСФСР в 1970 г.

Сущность ее состоит в следующем:

износ

конструкций (%) определяется по специально разра­ботанным таблицам внешних признаков износа; таких таблиц разработано

54: для разных типов фундаментов, стен, перекры­тий и других конструкций;

износ сооружения (%) определяется как сумма произведе­ний износа отдельных конструктивных элементов на,

их удель­ную стоимость, деленная на 100. Для этого разработан Сбор­ник укрупненных показателей восстановительной

стоимости жи­лых и общественных зданий (Госстрой СССР, 1970). В нем приведена доля стоимости конструктивных элементов в

раз­личных типах зданий.j

Таким

образом, физический износ Q определяется по фор­муле

Q = Eft*e/ gi,                                   (1)

где gi— износ отдельного элемента сооружения, %;

е;— доля стоимости этого элемента по

отношению к стоимости всего здания, %.

При определении износа здания его делят обычно на де­вять элементов. В табл. 3.1 приведен

пример определения фи­зического износа

здания по девяти его конструктивным элемен­там. Износ здания в этом

примере составит Q = 2175/100~ ~22 %. Максимальный износ

эксплуатируемых сооружений не должен превышать 70—80 %.

В некоторых работах ошибочно утверждается,

что физиче­ский износ,

достигнув 35—40%, прекращается во времени — кривые

на графиках приближаются к горизонтальной линии и долговечность зданий

становится как бы бесконечной без ка­питальных

ремонтов. На самом же деле это не так. Износ с течением времени возрастает, особенно резко после достиже­ния

зданием примерно 0,8 расчетного срока службы. Так, за­траты на ремонт при

износе 65 % в 30 раз больше, чем при из­носе 10%. В среднем возрасте зданий их

износ составляет около 0,35 % в год, а в конечном периоде — в три раза больше.

Необходимо отметить, что на физический износ

зданий ока­зывают влияние очень многие факторы. Даже здания, построен­ные одной и той же

организацией по одному и тому же про­екту, в одно и то же время, в зависимости

от уровня эксплуатации по величине износа отличаются в три раза. Интересные в этом отношении данные изложены в работе

[11]: в ней приве­дены коэффициенты износа

зданий в зависимости от различных факторов. Так, износ зданий с плохой

инсоляцией в 2,2 раза больше, чем с хорошей;

многоэтажные здания быстрее изнаши­ваются,

чем малоэтажные, и т. п. Поэтому факторы, влияю­щие на интенсивность физического износа, должны возможно полнее учитываться проектировщиками, строителями,

эксплуатационниками с целью

обеспечения нормативного срока службы

зданий при меньших затратах на капитальный ремонт. При сочетании положительных факторов можно

достигнуть снижения износа и

продления срока службы зданий; однако прогнозировать

интенсивность износа на длительный период можно только весьма приближено, так

как трудно заранее предугадать

фактическое сочетание отмеченных выше факто­ров и их влияние на износ конкретного здания. Величину сни­жения износа при капитальном ремонте можно

вычислить пу­тем повторной оценки

технического состояния по Методике, указанной выше; она обычно даже при

отличном ремонте не превышает 50—70 %.

 Моральное старение первой формы — обесценение

ранее построенных зданий —

имеет небольшое практиче­ское значение. Моральное старение второй формы

техно­логическое старение — требует дополнительных капи­тальных вложении на его ликвидацию, на модернизацию

соору­жений применительно к

современной технологии устранением

этого вида старения приходится все время встречаться на практике. Однако определение морального старения

второй формы более сложно, и поэтому нет еще официальной мето­дики его расчета. Можно воспользоваться

ленинградским мето­дом совместного учета физического износа и морального старе­ния при составлении перспективных планов ремонта и

модер­низации зданий и сооружений [16 и 17].

Особенно интенсивен моральный износ

производственных зданий в связи с научно-технической революцией и быстрым обновлением технологии

производства. Так, полная смена тех­нологии в машиностроении происходит через

пять лет, в радио­электронике в течение одного года, что требует переоборудо­вания и модернизации

зданий.

Моральный износ происходит скачкообразно по мере изме­нения требований к технологии или к жилью.

Так, если раньше . требования к жилью не

изменялись столетиями, то теперь они сохраняются

не более десяти лет. Например, еще совсем не­давно газификация считалась положительным элементом бла­гоустройства, а

сегодня делается упор на замену газа электри­чеством, газовых колонок—

горячим водоснабжением и т. п.

Устранение морального износа второй формы во время ка­питального ремонта с

переоборудованием и модернизацией и есть денежное его выражение. Таким образом, в

отличие от морального износа первой формы, не связанного с дополни­тельными затратами,

моральный износ второй формы погло­щает почти треть стоимости капитального

ремонта, а иногда и больше. В

настоящее время 75 % капитальных вложений рас­ходуется

на модернизацию промышленных предприятий, так как это все же более быстрый и экономичный путь получения продукции, чем при новом строительстве.

Величину морального износа второй формы М2 оценивают

путем

сравнения восстановительной (балансовой) стоимости старого здания и

нового, построенного в соответствии с совре­менными требованиями:

Ma = (CiC1)/Ci-№,  (2)

где С1

и С2 — восстановительная стоимость старого и стои­мость нового зданий, руб.

Допустимая величина морального износа

существующего здания не должна превышать затрат на новое строительство здания, равного по

площади, но отвечающего требованиям но­вой технологии и благоустройства.

Предельный износ конструкции без ремонта может быть оп­ределен по выражению:

gecT = а*Тест. (3)

где а

ежегодный износ, %; Тест — срок эксплуатации до пре­дельного износа без ремонта, годы.

Рис. 2. Изменение затрат (а) и стоимости здания с течением времени (6)

Рис. 3. Видыизноса и его возмещение путем проведения пе­риодических ремонтов (а), видыизносаиоптимальная долговеч­ность зданий (б)

  Для практических

целей важно рассчитать межремонтный период, чтобы обоснованно проводить

профилактические ре­монты. Межремонтный период можно определить по формуле

где Гд

— срок эксплуатации до предельного износа при ремон­тах, годы; gпр— предельный (допустимый) износ, %; gp— доля снижаемого износа за счет ремонта,

%; Тфиз — физическая долговечность

конструкции, установленная опытным путем, годы.

Однако не все из входящих в (Рис. 4) величины можно опре­делить, а поэтому нельзя еще рассчитать

периодичность про­филактических

ремонтов.

Зависимость между износом и действительной стоимостью сооружений показана на рис. 2.

Цель технической эксплуатации состоит в

«торможении» износа зданий.

На рис. 3 показано, как капитальный ремонт, т.

е. усиление и замена конструкций и инженерного оборудо­вания, позволяет снизить износ и благодаря этому

продлить срок службы зданий. Физический

износ можно уменьшить пу­тем капитального ремонта, а моральный — только

модерниза­цией.

2.3 Классификацияповрежденийзданий иеепрактическоеиспользование

При эксплуатации сооружений первостепенное

значение от­водится обеспечению безотказной работы всех конструкций и систем в течение не

менее нормативного срока службы, а также правильной и своевременной оценке их

технического состояния, выявлению дефектов и начала повреждения. Это необходимо для сохранности

сооружений при минимальном расходе сил, средств и планомерной работы

эксплуатационно-ремонтных подразделений.

Возможные повреждения классифицируются по следующим основным признакам

(рис. 4):

причинам,

их вызывающим;

механизму коррозионного процесса разрушения конструк­ций;

значимости последствий разрушения и

трудоемкости восста­новления зданий.

 Причинами, вызывающими повреждения зданий, являются:

воздействие

внешних природных и искусственных факторов;

влияние внутренних факторов, обусловленных технологиче­ским процессом;

проявление дефектов, допущенных при изысканиях, проекти­ровании и возведении

зданий;

Недостатки и нарушение правил эксплуатации

зданий, соору­жений и санитарно-технического оборудования.

По механизму коррозионного процесса разли­чают следующие основные виды коррозии:

химическую, элект­рохимическую, физико-химическую и физическую.

Химическая коррозия материала конструкций

сопровожда­ется необратимыми изменениями в структуре вещества под действием сухой

агрессивной среды.

Если агрессивная среда является электролитом, то необрати­мые

изменения в структуре материала происходят в результате возникновения электрического тока на

границе «металл — аг­рессивная среда» и

начинается электрохимическая коррозия.

Если физическое разрушение конструкции сопровождается изменением и

структуры материала, например выщелачиванием, кристаллизационным разрушением,

то такая коррозия называ­ется физико-химической.

Чаще всего здания, их конструктивные элементы

и обору­дование

преждевременно выходят из строя в результате воздей­ствия не одного, а

суммарного воздействия многих факторов; это прежде всего увлажнение и переменные

температуры, а также механическое, химическое, биологическое и другие воз­действия. При этом

заметное влияние одного какого-либо фак­тора обычно способствует резкому усилению

воздействия на конструкции иных факторов.

По степени разрушения или значимости

последствий можно выделить три

категории повреждений:

I — повреждения аварийного характера, вызванные

дефек­тами

 проектирования, строительства, стихийными  явлениями,

а также

нарушением правил эксплуатации зданий и сооружений;

восстановление всего

здания или его части в этом случае

производится

путем замены всех или некоторых конструкций

по

специально разработанным проектам;

II — повреждения основных элементов, но

не аварийного ха­рактера,

устраняемые при

капитальном ремонте;

III  — повреждения   второстепенных 

элементов 
(отпадение

штукатурки и т. п.),

устраняемые при текущем ремонте.

Пользуясь приведенной методикой классификации

и оценки повреждений,

необходимо в каждом конкретном случае пра­вильно определить опасность повреждения и

срочность приня­тия мер по его устранению, чтобы не упустить аварийную си­туацию и не

направлять все силы и средства эксплуатацион­ной службы при появлении малейшего

повреждения.

Износ сооружений ускоряется и разрушения усугубляются, если они вызваны

дефектами, допущенными в проекте, при воз­ведении или эксплуатации сооружений.

Рис 4.  Причины, вызывающие

повреждения.

Список

литературы

БойкоМ. Д.

 Техническое обслуживание и ремонт зданий и соору­жений. Учебное пособие для вузов. Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1986.—256 с.

 

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.