Введение в специальность (Влкомплексная реконструкция и эксплуатация зданий и сооруженийВ»)

Здания и сооружения играют важную роль в жизни совреВнменного общества. Можно утверждать, что уровень цивилизаВнции, развитие науки, культуры и производства в значительной мере определяются количеством и качеством построенных здаВнний и сооружений.

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

Коммунистическая партия и Советское правительство удеВнляют постоянное внимание строительству, реализуя таким обВнразом свою главную заботу о повышении материального и дуВнховного уровня жизни советских людей.

Строительство в нашей стране ведется в очень больших масВнштабах. 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 гоВнродов. Именно поэтому строительство в нашей стране является третьей по масштабам после промышленности и сельского хоВнзяйства отраслью народного хозяйства.

За годы Советской власти в СССР построено более 1200 гоВнродов 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 отВндельных квартирах. Столь широкие масштабы строительства являются характерной чертой развитого социалистического обВнщества.

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

Каждое здание или сооружение представляет собой сложВнный и дорогостоящий объект, состоящий из многих конструкВнтивных элементов, систем инженерного оборудоваВнния, выполняющих вполне определенные функции и обладаюВнщих установленными эксплуатационными качествами.

Строительство в нашей стране характеризуется не только высокими количественными показателями, но изменяется и каВнчественно, структурно: улучшается планировка квартир, соверВншенствуются 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 расВнходов и капитальных вложений. Практика эксплуатации здаВнний 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 стаВннет еще выше.

Проектируемые и возводимые здания, согласно определяюВнщим эксплуатационным требованиям, должны:

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

быть удобными и безопасными в эксплуатации, что достиВнгается рациональными планировкой помещений и расположеВннием входов, лестниц, лифтов, средств пожаротушения, приВнчем 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 больВншем числе участков, иметь удобные подходы к конструкциям, вводам инженерных сетей без демонтажа и разборки для осВнмотров и обслуживания с предельно низкими затратами на вспомогательные операции, должны позволять применять переВндовые 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 достигаВнется применением материалов и конструкций с повышенным сроком службы, а также минимальными затратами на отоплеВнние, вентиляцию, кондиционирование, освещение и водоснабВнжение;

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 подВндаваться очистке, восстановлению.

В зависимости от назначения здания в его проекте соответВнственно нормам предусматривают необходимые размеры, прочВнность, герметичность, теплозащитные и другие эксплуатационВнные качества, которые потом материализуют в ходе строительВнства 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 каВннализации, освещения и кондиционирования тАФ обеспечивать заданную комфортность. Процессы, связанные с поддержанием зданий в исправном состоянии, называются техническим обслуВнживанием и ремонтом или технической эксплуатацией; они то и являются предметом нашего рассмотрения.

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

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

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

осуществляются весьма длительное время по сравнению с продолжительностью проектирования и возведения тАФ десятки, сотни лет, что требует четкого предвидения перспективы и преВнемственности 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, вероятВнностный характер по месту, объему и времени выполнения раВнбот, что затрудняет их планирование, требует от руководитеВнлей 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, увеличиваюВнщимися с течением времени, что обусловлено, с одной стороны, старением строительного фонда и все возрастающими затраВнтами на ремонт, а с другой тАФ 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 профиВнлактики износа, исключающей выход их из строя в установленВнный период, что связано с умением рассчитывать износ и плаВннировать профилактические работы по месту, объему и вреВнмени, обеспечивая их производство материалами, механизмами и трудовыми ресурсами.

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

Эксплуатация зданий в масштабе страны регламентирована Положениями о системах планово-предупредительного ремонта [4 и 5], готовится новая редакция ПоВнложения о техническом обслуживании и ремонте зданий. В них определены принципы организации эксплуатации основных тиВнпов зданий и сооружений, все они классифицированы по групВнпам и для них установлены средние сроки службы, виды, периВнодичность 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 оборуВндования. Такой регулярный, причем не только визуальный, но (при необходимости) и инструментальный контроль предотвраВнщает преждевременный выход зданий из строя, позволяет обоВнснованно планировать и проводить профилактические мероВнприятия 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 жиВнлой дом от столовой, механических мастерских, клуба, гаража и т. п.

Широкое понятие Влстроительство зданийВ» включает их проектирование, возведение и техническую эксплуатацию. Каждому из этих трех этапов присущ свой круг заВндач, но все они имеют общую цель тАФ обеспечение эксплуатаВнционных качеств конкретного здания. Решение задач на кажВндом этапе взаимосвязано тАФ 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 строиВнтельства и эксплуатации зданий: новизна задач и проблем, с которыми встречаются строители и эксплуатационники в связи с научно-техническим прогрессом, освоением малоизуВнченных в строительном отношении северных, восточных и друВнгих районов страны с особыми климатическими и гидрогеолоВнгическими условиями, сильно влияющими на характер возвеВндения и эксплуатации зданий.

На рис. В.2, б графически отображено соотношение между затратами и временем по указанным трем этапам строительВнства тАФ между проектированием, возведением и эксплуатацией. Проектирование в современных условиях длится в зависимости от сложности объекта месяц (или месяцы) и составляет по заВнтратам примерно 1тАФ2 % от стоимости возведения; строительство здания в зависимости от его сложности длится обычно меВнсяцы (иногда годы); эксплуатация, т. е. поддержание здания в исправном состоянии, длится десятки, а то и сотни лет, приВнчем по затратам она ежегодно составляет 2тАФ3 % от восстаВнновительной стоимости на строительную часть и 4тАФ5 % тАФ на содержание инженерного оборудования. Из этого следует, что примерно через каждые 12тАФ13 лет затраты на эксплуатацию зданий приравниваются затратам на их возведение. Поэтому важно, чтобы эксплуатационные затраты были возможно меньВншими.

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

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

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

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

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

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

Если все работы в ходе эксплуатации ведутся на базе сравВннения фактических значений ПЭК с нормативными или расВнчетными, то такая эксплуатация научно обоснована. К сожаВнлению, 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 таВнких случаях объемы работ принимаются с большим запасом, что исключает возможность ведения очередных работ на друВнгих объектах, так как имеющиеся силы и средства уже израсВнходованы.

На каждом этапе строиВнтельства должно уделяться большое внимание к параметрам эксплуатационных качеств данного здания, что обеспечит соглаВнсованные 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 проВнфессиональной подготовки лиц, ее осуществляющих, от их умеВнния построить эксплуатацию на научной основе.

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

Затем все управление эксплуатацией зданий свели в объВнединенные диспетчерские пункты (ОДП), в объединенную дисВнпетчерскую службу (ОДС) в масштабе микрорайона или комплексную диспетчерскую службу (КДС) микрорайона в заВнвисимости от количества аппаратуры, установленной в этих пунктах. Уже внедрены типовые объекты диспетчеризации жиВнлых массивов, позволяющие получать информацию о работе лифтов, температуре и давлении в системах горячего и холодВнного водоснабжения, отопления, пожаротушения, о напряжении на электрических вводах, об освещении подъездов, тревожВнные сигналы о вскрытии подвалов и других необитаемых поВнмещений. 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, осуществляюВнщие плановый ремонт зданий. В их состав входит диспетчерВнская служба с оперативными бригадами для устранения аваВнрийных ситуаций. Однако большая часть существующей заВнстройки тАФ многие жилые, все служебные и производственные здания тАФ эксплуатируются самостоятельными бригадами; это многомиллионная армия специалистов, обеспечивающая исВнправное техническое состояние зданий и сооружений.

Техническое обслуживание и особенно ремонт здании, хотя и относятся к широкой отрасли строительства, обладают спеВнцифическими чертами. Особенно сложен комплексный капиВнтальный ремонт, отличающийся прежде всего технологией раВнбот- новое строительство начинается с нулевого цикла и обычно ведется снизу вверх путем монтажа готовых конструкВнций, 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 реВнмонт весьма сложно, так как неизвестны итоги разборки соВноружения, полезный выход материалов и пр.

Лица, занятые эксплуатацией и ремонтом зданий, должны хорошо знать их устройство, условия работы конструкций, техВннические нормативы на материалы и конструкции, требуемые для ремонта. Они с помощью приборов, а также по внешнему виду и признакам должны уметь хотя бы приближенно оцениВнвать техническое состояние здания и отдельных его конструкВнций, уметь выявлять уязвимые места, с которых может наВнчаться его разрушение, выбирать наиболее эффективные споВнсобы 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 здаВнний. 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 внуВнтренних факторов, выявлении характерных дефектов, поврежВндений и назначении способов их устранения;

выборе способов контроля ПЭК и методов отыскания деВнфектов, повреждений и неисправностей;

определении способов и порядка наиболее рационального восстановления ПЭК зданий; назначении периодичности ремонтов и объемов работ; рациональном решении вопросов штатной структуры, чисВнленности и квалификации эксплуатационного персонала.

Современные сложные здания и сооружения могут хорошо и эффективно эксплуатировать только профессионально теореВнтически и практически подготовленные специалисты; таким специалистам требуются знания в трех основных областях:

знание устройства эксплуатируемых зданий и их конструкВнций, условий их работы, эксплуатационных требований к ним, их конструкциям соответственно их назначению, а также наВнзначению и размерам здания; умение находить уязвимые меВнста, в которых может начаться разрушение конструкций;

понимание механизма износа, коррозии и разрушения строиВнтельных конструкций под воздействием различных факторов и на этой основе эффективное использование методов и средств рациональной их защиты:

владение практическими приемами и навыками использоваВнния различных материалов и устройств, позволяющих успешно решать каждодневные задачи по содержанию в исправном соВнстоянии эксплуатируемых зданий.

Исходя из этого книга делится на три раздела, отвечающие упомянутым трем областям необходимых знаний:

раздел первый тАФ описание особенностей устройства трех основных типов зданий и сооружений: жилых и общестВнвенных, производственных и специальных тАФ заглубленных, их конструкций, предъявляемых к ним эксплуатационных требоВнваний; определение целей, задач, научных основ и содержания эксплуатации;

раздел второй тАФ изложение теоретических основ мехаВннизма разрушения и методов защиты строительных конструкВнций в типичных условиях, т. е. без акцента на специфичность происходящих в зданиях процессов (так как их чрезвычайно много), как основы для решения практических задач эксплуаВнтации и ремонта зданий или сооружений;

раздел третий тАФ рассмотрение примеров восстановлеВнния 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 многоВнобразие эксплуатируемых зданий и сооружений, раскрыть все особенности воздействующих на них факторов, все повреждеВнния и способы восстановления эксплуатационных качеств. ПоВнэтому, разумеется, в каждом разделе изложены основы, наибоВнлее важные сведения, овладев которыми можно практически решать задачи эксплуатации зданий, пользуясь (при необхоВндимости) 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 опредеВнленных условиях при установленном режиме эксплуатации без разрушения и деформаций.

Долговечность характеризуется временем, в течение котоВнрого в сооружениях, с перерывами на ремонт, сохраняются эксВнплуатационные качества на заданном в проекте (нормами) уровне; она определяется сроком службы не сменяемых при капитальном ремонте конструкций: фундаментов, стен, железоВнбетонных перекрытий, колонн тАФ кровля, полы, оконные переплеты, инженерное оборудование зданий тАФ обычно имеют меньшие сроки службы и поэтому они, во-перВнвых, 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 звукоизоляВнции, герметичности и других параметров.

Моральная долговечность зависит от соответствия здания своему тАФ назначению по размерам, благоустройству, архитектуре и т. п.

Правильная эксплуатация и заключается в предотвращении преждевременного физического износа профилактическими меВнрами и периодическом проведении капитального ремонта.

Надежность здания (вероятность его безотказной работы), долговечность и износ могут быть представлены во взаимоВнсвязи графически, как показано на рис. 1, а.

различают еще оптимальную долговечность, т. е. срок службы здания, в течение, которого экономически целесообВнразно его восстанавливать однако наступает такой срок, когда затраты на восстановление становятся нецелесообразными, ибо превышают стоимость строительства нового здания.

В период эксплуатации сооружения подвергаются многочисВнленным природным и технологическим воздействиям, учитыВнваемым в проекте при выборе материалов, конструкций и т. п.; однако на практике сочетание характеристик строительных маВнтериалов 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 ускоВнренного износа расходуются значительные материальные средВнства, ограничиваемые экономическими соображениями; рациональное эксплуатационное содержание сооружений тАФ задача во многом индивидуальная, решение которой требует специВнальной подготовки. I Рассмотрим причины и механизм износа конструкций и сооружений подробнее.!

В износе конструкций и оборудования можно выделить три участка:

участок IтАФ период приработки, деформаций, поВнвышенного 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 IIтАФ период нормальной эксплуатации, медленного износа, во время которого накапливаются необраВнтимые деформации, приводящие к структурным изменениям материала, медленному его разрушению;

участок IIIтАФ период ускоренного износа, когда он достигает критического значения и возникает вопрос о цеВнлесообразности ремонта или списания и разборки сооружения.

В работе конструкций из бетона различают период упрочения тАФ набора прочности, главным образом вследВнствие дальнейшей гидратации цемента, и период разруВншения, снижения прочности из-за разрушения скелета матеВнриала. Для строительных конструкций, в частности бетонных, характерен хрупкий вид разрушения без заметных остаточных деформаций; при этом на величину разрывного усилия оказыВнвает существенное влияние время, в течение которого действует усилие, происходит ВлподготовкаВ» разрушения, ВлнакапливаютсяВ» микротрещины.

, При эксплуатации сооружений различают силовое воздейВнствие 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 приВнводит к непрерывному снижению прочности и разрушению структуры; разрушение при этом называется коррозией.

Развитие промышленности и городов идет по линии испольВнзования более высоких скоростей технологических потоков, давлений, температур, образования агрессивных сред, т. е. по линии возникновения условий, когда на сооружения воздейстВнвуют более агрессивные среды и механические нагрузки, чем прежде, что, естественно, приводит к более быстрому их разВнрушению и необходимости более эффективной защиты.

Способность материалов сопротивляться разрушительному воздействию внешней среды называется коррозионной стойкоВнстью, а предельный срок службы сооружений, в течение котоВнрого они сохраняют заданные эксплуатационные качества, и есть их долговечность.

Вещества и явления, способствующие разрушению, корроВнзии, называют стимуляторами или факторами, содействующими коррозии. Вещества и явления, затрудняющие и замедляющие разрушение, коррозию, называют пассиваторами или ингибиВнторами коррозии.

Агрессивность или пассивность среды не имеют универсального характера, т. е. они могут меняться ролями: в одних услоВнвиях определенная среда агрессивна, а в других тАФ она же пасВнсивна. Так, теплый, влажный воздух весьма агрессивен по отВнношению к стали, но цементный бетон он упрочняет.

Разрушение строительных материалов носит весьма разноВнобразный характер: химический, электрохимический, физичеВнский, физико-химический. Детально это будет рассмотрено ниже применительно к основным строительным материалам: металлу, бетону, дереву. Классификация агрессивности сред и их воздействий приведена в СНиП 11.28тАФ76. Агрессивные среды делятся на газовые, жидкие и твердые. Ниже дается их краткая характеристика.

Газовые среды тАФ 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 тАФ 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. КоррозионВнные процессы более интенсивно протекают в жидкой агрессивВнной среде.

Твердые среды тАФ это пыль, грунты и т. п. Их агрессивность оценивается четырьмя показателями: дисперсностью, растворимостью в воде, гигроскопичностью и влажностью окруВнжающей среды. Влага в твердых средах играет особенно акВнтивную 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 удаВнется найти оптимальные решения, учитывающие все воздейстВнвия, относительно долговечности, экономичности и других поВнказателей. Поэтому важной задачей персонала эксплуатационВнной службы является учет специфических воздействий на сооружения, что способствует обеспечению заданной их долгоВнвечности. Рассмотрим основные факторы, воздействующие на сооружения.

Воздействие воздушной среды. В атмосфере содержатся пыль и газы, способствующие разрушению зданий. ЗагрязненВнный воздух, особенно в сочетании с влагой, вызывает преждеВнвременный износ, коррозию или загрязнение, растрескивание и разрушение строительных конструкций. Вместе с тем в чистой и сухой атмосфере камни, бетоны и даже металлы могут соВнхраняться 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 сгораВнния 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 зимВннее время шлите и зависит от вида топлива. Больше всего заВнгрязняет атмосферу пылевидное топливо, ибо при его сжигании вместе с дымом уносится много золы и пыли, меньше всего тАФ природные газы.

Основными продуктами сгорания большинства видов топВнлива являются углекислый (СО₂) и сернистый (SO₂) газы. При растворении углекислого газа в воде образуется углекисВнлота тАФ конечный продукт сгорания многих видов топлива; она разрушающе действует на бетон и иные материалы. При расВнтворении сернистого газа в воде образуется серная кислота, также разрушающая бетон.

Кроме углекислоты и серной кислоты, в дымах накапливаВнются 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 хлоВнриды, соли серной кислоты и другие вредные для строительных материалов вещества. Влажность воздуха повышает его агресВнсивное воздействие, в частности на металлы.

Воздействие грунтовой воды. Имеющаяся в природе грунВнтовая вода может быть: связанной (химически, гигроскопичеВнски и осмотически впитанной или пленочной); свободной; пароВнобразной (перемещающейся по порам из мест с большой упруВнгостью 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 расВнтвор 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, удерживаюВнщуюся в виде молекул на частицах грунта молекулярными сиВнлами, либо в пленочную, поверх молекулярной, либо в гравиВнтационную, свободно перемещающуюся в грунте под действием сил тяжести. Гравитационная влага может доходить до грунВнтовой воды и, сливаясь с ней, повышать ее уровень.

Грунтовая вода, в свою очередь, вследствие капиллярного поднятия перемещается вверх на значительную высоту и обВнводняет верхние слои грунта. В некоторых условиях капиллярВнная 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 карбонатВнная жесткость (в результате разбавления осадками); это усиВнливает способность вод к выщелачиванию извести в бетонных конструкциях. В засушливых районах, наоборот, из-за больВншого 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 повыВншает их коррозионную активность.

Существует много разновидностей агрессивности грунтовых вод. Из них чаще всего выделяют общекислотную, выщелачиВнвающую, сульфатную, магнезиальную и углекислотную в завиВнсимости от наличия в воде соответствующих примесей и их концентрации, указанных в СНиП 11.28тАФ76.

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

При замерзании воды в порах материала объем ее увелиВнчивается, что создает внутренние напряжения, которые все возВнрастают вследствие сжатия массы самого материала под влияВннием охлаждения. Давление льда в замкнутых порах весьма велико тАФ до 20 Па. Разрушение конструкций в результате заВнмораживания происходит только при полном (критическом) влагосодержании, насыщении материала.

Вода начинает замерзать у поверхности конструкций, а поВнэтому разрушение их под воздействием отрицательной темпеВнратуры начинается с поверхности, особенно с углов и ребер. Максимальный объем льда получается при температуре тАФ22В°С, когда вся вода превращается в лед. Интенсивность заВнмерзания влаги зависит от объема пор. Так, если вода в больВнших порах начинает переходить в лед при

0В°С, то в капилляВнрах она замерзает только при тАФ17В°С.

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

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

Камни и бетоны с пористостью до 15 % выдерживают 100тАФ300 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 тАФ это прежде всего защитить их от увлажнения.

Промерзание грунтов в основаниях опасно для зданий, поВнстроенных на глинистых и пылеватых грунтах, мелко- и средне-зерн

Вместе с этим смотрят:

11-этажный жилой дом с мансардой

14-этажный 84-квартирный жилой дом

16-этажный жилой дом с монолитным каркасом в г. Краснодаре

180-квартирный жилой дом в г. Тихорецке

2-этажный 3-секционный 18-квартирный жилой дом в г. Мирном