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

Министерство образования и науки Российской Федерации

Южно-Уральский Государственный Университет

по курсу: «введение в специальность» для специальности 290503

«комплексная реконструкция и эксплуатация зданий исооружений»

                                                                                                Выполнил:студент

                                                                                                                 группы АС-107

                                                                                                            Курдин И.В.

                                                                                           Проверил:зав. Кафедры

                                                                                                                          «Градостроительства»

                                                                                                              КузьминЕ.Ф.

Челябинск

2004 г.

СОДЕРЖАНИЕ

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

2.  ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И ИЗНОСЗДАНИЙ…………………………………........5

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

2.2 Физический износ иморальное старение……………………………………...8

2.3 Классификация поврежденийзданий 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 производствав значительной мере определяются количеством и качеством построенных зда­ний и сооружений.

Жизнь и быт советских людей обусловливаются наличием необходимых зданий и сооружений, ихсоответствием своему назначению, техническимсостоянием.

Коммунистическая партия и Советское правительство уде­ляютпостоянное внимание строительству, реализуя таким об­разом свою главнуюзаботу о повышении материального и ду­ховного уровня жизни советских людей.

Строительство в нашей стране ведется в очень больших мас­штабах. Только жилыхзданий в Советском Союзе возводится больше, чем во всех странах Западной Европывместе взятых. Ежегодно у нассдается в эксплуатацию 2,1 млн. квартир и более 10 млн. советских гражданулучшают свои жилищные условия, на картенашей Родины появляются десятки новых го­родов. Именно поэтому строительство внашей стране является третьей по масштабам после промышленности и сельского хо­зяйства отраслью народного хозяйства.

Загоды Советской власти в СССР построено более 1200 го­родов и введено вэксплуатацию 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 развитогосоциалистического об­щества.

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

Каждое здание или сооружение представляет собой слож­ный и дорогостоящийобъект, состоящий из многих конструк­тивных элементов, систем инженерногооборудова­ния,выполняющих вполне определенные функции и обладаю­щих установленнымиэксплуатационными качествами.

Строительство в нашей стране характеризуетсяне только высокимиколичественными показателями, но изменяется и ка­чественно, структурно:улучшается планировка квартир, совер­шенствуются строительные конструкции, системыинженерного оборудования, повышается комфортность жилищного фонда. Достаточносказать, что на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение городов расходуется '/бвсех видов топливно-энергетическихресурсов. Экономия только 1 % этих ресурсов сбережет ежегодно около 2 млрд.руб. эксплуатационных рас­ходов икапитальных вложений. Практика эксплуатации зда­ний показывает, что автоматические методы регулирования расходованиятепла позволяют довести   экономию до  10%.

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

Проектируемые и возводимые здания, согласно определяю­щим эксплуатационнымтребованиям, должны:

обладать высокой надежностью, т. е. выполнятьзаданные им функции в определенных условиях эксплуатации в течение за­данного времени, присохранении значений своих основных па­ра мстроп в установленных пределах;

быть удобными и безопасными в эксплуатации,что дости­гаетсярациональными планировкой помещений и расположе­нием входов, лестниц, лифтов, средствпожаротушения, при­чем для ремонта и замены крупногабаритного технологического оборудования в зданияхдолжны 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 кконструкциям, вводам инженерных сетей без демонтажа и разборки для ос­мотров и обслуживанияс предельно низкими затратами на вспомогательные операции, должны позволятьприменять пере­довые методы труда, современные средства автоматизации имеханизации, сборно-разборные устройства для обслуживания труднодоступныхконструкций, а также иметь приспособления для крепления люлек, источники тока и др.;

быть ремонтопригодными, т. е. их конструкции должны быть приспособлены к выполнению всех видовтехнического обслуживания и ремонта безразрушения смежных элементов и с минимальными затратами труда, времени,материалов;

иметь максимально возможный и близкий эквивалентный длявсех конструкций межремонтный срок службы;

быть экономичными в процессе эксплуатации,что достига­ется применением материалов и конструкций с повышенным сроком службы, атакже минимальными затратами на отопле­ние, вентиляцию, кондиционирование, освещениеи водоснаб­жение;

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

В зависимости от назначения здания в его проекте соответ­ственно нормампредусматривают необходимые размеры, проч­ность, герметичность, теплозащитные и другиеэксплуатацион­ные качества, которые потом материализуют в ходе строитель­ства и поддерживают впроцессе эксплуатации.

Использование зданий по их назначению принятоназывать технологической эксплуатацией.  Чтобы  здания  можно было эффективноиспользовать, они должны находиться в исправном состоянии, т. е. стены, покрытия ипрочие элементы совместно с системами отопления, вентиляции и другими системами должны позволятьподдерживать в помещениях требуемый температурно-влажностный режим, а системыводоснабжения и ка­нализации,освещения и кондиционирования — обеспечивать заданнуюкомфортность. 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 зданияподверга­ются различным внешним (главным образом природным) и внутренним(технологическим или функциональным) воздейст­виям. Конструкции изнашиваются,стареют, разрушаются, вследствие чего эксплуатационные качества зданий ухудша­ются, и с течениемвремени они перестают отвечать своему на­значению. Однако преждевременный износнедопустим, ибо нарушает условия труда и быта людей, использующих эти зда­ния. Кроме того,здания представляют собой большую матери­альную ценность, которую необходимо всемерноберечь.

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

По характеру задач и методам их решениятехническое об­служивание и ремонт существенно отличаются от проектирова­ния ивозведения, хотя и входят в состав строительной отрасли, так как они:

осуществляются весьма длительное время посравнению спродолжительностью проектирования и возведения — десятки, сотни лет, что требует четкого предвиденияперспективы и пре­емственности вдеятельности эксплуатационной службы;

имеют циклический характер с периодичностью разных мероприятий от одногогода 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 многомслучайный, вероят­ностный характер по месту, объему и времени выполнения ра­бот, что затрудняет ихпланирование, требует от руководите­лей и исполнителей оперативности прикорректировке планов в ходе их производства;

затрагивают интересы всего населения и каждого человека в отдельности у себядома и на службе, требуют их участия в ремонте (внутри квартир), т. е. носятсоциальный характер, оказывают влияние на настроение людей; связаны с большимизатратами сил и средств, увеличиваю­щимися с течением времени, что обусловлено, содной стороны, старением строительного фонда и все возрастающими затра­тами на ремонт, а с другой — ежегодным егопополнением, что требует привлечения новыхсил и средств для его технического обслуживанияи ремонта;

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

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

Эксплуатация зданий в масштабе странырегламентирована Положениями о системах планово-предупредительного ремонта [4 и 5], готовитсяновая редакция По­ложения отехническом обслуживании и ремонте зданий. В них определены принципы организации эксплуатации основных ти­пов зданий и сооружений, все они классифицированыпо груп­пам и для них установленысредние сроки службы, виды, пери­одичностьосмотров и ремонтов, а также работы, относящиеся к текущему и капитальному ремонтам.

Первостепенное значение в эксплуатации зданийимеет своевременныйконтроль их технического состояния, проверка исправности строительныхконструкций и инженерного обору­дования. Такой регулярный, причем не тольковизуальный, но (при необходимости) и инструментальный контроль предотвра­щает преждевременныйвыход зданий из строя, позволяет обо­снованно планировать и проводитьпрофилактические меро­приятия по их сбережению.

Каждое здание или сооружение проектируется ивозводится для осуществления в нем определенного процесса и поэтому должно обладатьзаданными эксплуатационными качествами. Именно конкретные эксплуатационные качестваотличают 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 свойкруг за­дач, но все они имеют общую цель — обеспечение эксплуата­ционных качеств конкретного здания. Решение задачна каж­дом этапе взаимосвязано — как запроектировано и построено здание, таковы условия и проблемы егоэксплуатации. В свою очередь опытиспользования и содержания построенных зданий, т. е. опыт их эксплуатации, должен быть обязательно изучен для совершенствования проектирования истроительства новых зданий.

Отметим еще одну важную особенностьсовременного строи­тельства и эксплуатации зданий: новизна задач и проблем, с   которыми встречаются   строители  и    эксплуатационники в связи с научно-техническимпрогрессом, освоением малоизу­ченных в строительном отношении северных, восточных и дру­гих районов страны сособыми климатическими и гидрогеоло­гическими условиями, сильно влияющими нахарактер возве­дения и эксплуатации зданий.

На рис. В.2, б графически отображено соотношение между затратами и временем по указанным трем этапамстроитель­ства — между проектированием, возведением и эксплуатацией. Проектирование в современных условиях длится взависимости от сложности объекта месяц (или месяцы) и составляет по за­тратампримерно 1—2 % от стоимости возведения; строительство здания в зависимости от его сложности длится обычно ме­сяцы (иногда годы); эксплуатация, т. е. поддержаниездания в исправном состоянии, длитсядесятки, а то и сотни лет, при­чем по затратам она ежегодно составляет2—3 % от восста­новительной стоимости на строительную часть и 4—5 % — на содержание инженерного оборудования. Из этогоследует, что примерно через каждые 12—13 лет затраты на эксплуатацию зданий приравниваются затратам на их возведение.Поэтому важно, чтобы эксплуатационныезатраты были возможно мень­шими.

Существенныммоментом в повышении эффективности тех­ническогообслуживания 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 объединяетприменение единых параметров эксплуатацион­ных качеств; они являются стержнем, вокругкоторого ведется вся научная и практическая работа в области строительства зданий и сооружений.

При проектировании здания эксплуатационные качества оп­ределяются выборомматериалов, расчетом конструкций, объ­емно-планировочным решением, инженернымоборудованием в соответствии с назначением здания, Строительными нормами и правилами (СНиП) ивыделенными ассигнованиями.

При возведении зданий принятые в проектезначения пара­метров эксплуатационных качеств материализуются, их досто­верность проверяетсяприборами и по их числовым значениям здания принимаются в эксплуатацию. Именнотаким путем можно подтвердить, что построенное здание отвечает задуман­ному в проекте.

При эксплуатации зданий главная задача состоит в поддержании предусмотренных проектом иматериализован­ных при строительстве эксплуатационных качеств на заданном уровне. Они должныполностью соответствовать назначению здания (например, в механических мастерскихтемпература воздуха должнабыть 12 °С, а в здании детского сада — 20— 22 °С), что обеспечиваетсяопределенными строительными кон­струкциями иинженерным оборудованием.

Таким образом, установлением значений параметров экс­плуатационныхкачеств (ПЭК) и разработкой инструкции по технической эксплуатации завершаетсяпроектирование зда­ний, с помощью выработанных в проекте ПЭК контролируется их возведение; посоответствию фактических значений ПЭК проектным здания принимаются в эксплуатацию ипутем под­держанияПЭК на заданном уровне осуществляется техниче­ская их эксплуатация в течениеустановленного срока службы.

Если все работы в ходе эксплуатации ведутся на базе срав­ненияфактических значений ПЭК с нормативными или рас­четными, то такая эксплуатация научнообоснована. К сожа­лению, зачастую еще осуществляется субъективный (только визуальный) контрольтехнического состояния сооружений и, исходя из этого, определяется время, место иобъем работ по поддержанию зданий в исправном состоянии. Естественно, в та­ких случаях объемыработ принимаются с большим запасом, что исключает возможность ведения очередныхработ на дру­гих объектах, так как имеющиеся силы и средства уже израс­ходованы.

На каждом этапе строи­тельства должно уделяться большое внимание кпараметрам эксплуатационных качеств данного здания, что обеспечит согла­сованные действиямежду проектировщиками, строителями и эксплуатационниками на основе числовыхзначений ПЭК, т. е. позволит организовать все строительство на научной основе.

Эффективность эксплуатации и ее экономичностьзависят отмногих факторов, в частности в значительной мере от про­фессиональнойподготовки лиц, ее осуществляющих, от их уме­ния построить эксплуатацию на научнойоснове.

С ростом городов, возведением многоэтажных иповышен­ной этажности зданий усложнилось их инженерное оборудо­вание, возрослирасходы на его содержание, изменилась вся структура эксплуатации жилищногофонда. Потребовалось объединить и обеспечить автоматизированное управление лиф­тами, освещениемлестничных клеток, установить контроль за температурой воды в системах центральногоотопления, горя­чего водоснабжения, за загазованностью подвалов, за входами в подвалы, начердаки, другие необитаемые помещения и т. п.

Затем все управление эксплуатацией зданий свели в объ­единенныедиспетчерские пункты (ОДП), в объединенную дис­петчерскую службу (ОДС) в масштабемикрорайона или комплексную диспетчерскую службу (КДС) микрорайона в за­висимости отколичества аппаратуры, установленной в этих пунктах. Уже внедрены типовые объектыдиспетчеризации 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 освещенииподъездов, тревож­ные сигналы о вскрытии подвалов и других необитаемых по­мещений. В подъездахустановлена также громкоговорящая связь с диспетчером для срочного вызоваспециалистов 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 трестыэксплуатационно-ремонтные управления, осуществляю­щие плановый ремонт зданий. В ихсостав 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 ремонтздании, хотя и относятся к широкой отрасли строительства, обладают спе­цифическими чертами.Особенно сложен комплексный капи­тальный ремонт, отличающийся прежде всеготехнологией ра­бот- новое строительство начинается с нулевого цикла и обычно ведется снизувверх путем монтажа готовых конструк­ций, а ремонтные работы производятся встесненных условиях существующей застройки, когда трудно разместить подсобные предприятия, краны,склады материалов. Стремление полнее использовать при ремонте старые материалы иконструкции, сопряжено с трудоемкой оценкой их технического состояния, ибо в разных частях износих различен. Планировать такой ре­монт весьма сложно, так как неизвестны итогиразборки со­оружения, полезный выход материалов и пр.

Лица, занятые эксплуатацией и ремонтом зданий, должны хорошо знать ихустройство, условия работы конструкций, тех­нические нормативы на материалы и конструкции,требуемые для ремонта. Они с помощью приборов, а также по внешнему виду и признакамдолжны уметь хотя бы приближенно оцени­вать техническое состояние здания иотдельных его конструк­ций, уметь выявлять уязвимые места, с которых может на­чаться его разрушение,выбирать наиболее эффективные спо­собы и средства его предупреждения иустранения, не нарушая по возможности, использование здания по назначению.

Решению столь обширного и сложного комплексавопросов призванаспособствовать теория эксплуатации зда­ний. Именно она научнообосновывает необходимость и сроки эксплуатационных мероприятий, так какбазируется на:

знании   значений  параметров   эксплуатационных  качеств (ПЭК), которыетребуется поддерживать на заданном уровне; установлении закономерностей воздействиявнешних и вну­тренних факторов, выявлении характерных дефектов, повреж­дений и назначенииспособов их устранения;

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

определении способов и порядка наиболее рационального восстановления ПЭКзданий; назначениипериодичности ремонтов и объемов работ; рациональном решении вопросов штатнойструктуры, чис­ленности и квалификации эксплуатационного персонала.

Современные сложные здания и сооружения могут хорошо и эффективноэксплуатировать только профессионально теоре­тически и практически подготовленныеспециалисты; таким специалистам требуются знания в трех основных областях:

знание устройства эксплуатируемых зданий и их конструк­ций, условий ихработы, эксплуатационных требований к ним, их конструкциям соответственно их назначению,а также на­значению и размерам здания; умение находить уязвимые ме­ста, в которыхможет начаться разрушение конструкций;

понимание механизма износа, коррозии и разрушения строи­тельных конструкцийпод воздействием различных факторов и на этой основе эффективное использованиеметодов и средств рациональной их защиты:

владение практическими приемами и навыками использова­ния различныхматериалов и устройств, позволяющих успешно решать каждодневные задачи по содержанию висправном со­стоянии эксплуатируемых зданий.

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

разделпервый — описание особенностейустройства трех основных типов зданий исооружений: жилых и общест­венных, производственных и специальных —заглубленных, их конструкций, предъявляемых кним эксплуатационных требо­ваний;определение целей, задач, научных основ и содержания эксплуатации;

раздел второй — изложениетеоретических основ меха­низма разрушения иметодов защиты строительных конструк­ций в типичных условиях, т. е. безакцента на специфичность происходящих взданиях процессов (так как их чрезвычайно много), как основы для решения практических задач эксплуа­тации и ремонта зданий или сооружений;

разделтретий — рассмотрение примеров восстановле­нияэксплуатационных качеств трех основных типов зданий и сооружений: гражданских,производственных и специальных заглубленныхс целью накопления знаний и привития навыков решения практических задач ихтехнического обслуживания и ремонта.

В книге небольшого объема невозможно описатьвсе много­образиеэксплуатируемых зданий и сооружений, раскрыть все особенностивоздействующих на них факторов, все поврежде­ния и способы восстановленияэксплуатационных качеств. По­этому, разумеется, в каждом разделе изложены основы, наибо­лееважные сведения, овладев которыми можно практически решать задачиэксплуатации зданий, пользуясь (при необхо­димости) также литературой, приведенной вконце книги.

2. ДОЛГОВЕЧНОСТЬИИЗНОСЗДАНИЙ

2.1 Причиныимеханизмизноса

  Под долговечностью понимается способность зданий и их элементов сохранять во времени заданные качества вопреде­ленных условиях приустановленном режиме эксплуатации без разрушенияи деформаций.

   Долговечность характеризуется временем, в течение кото­рого в сооружениях, с перерывами на ремонт,сохраняются экс­плуатационные качествана 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, периодическизащищаются покрытиями и, во-вторых, по мереизноса заменяются или восстанавливаются.

Различают физическую и моральную, или технологическую, долговечность.

Физическая долговечность зависит отфизико-технических характеристик конструкций: прочности, тепло- и звукоизоля­ции, герметичности идругих параметров.

Моральная долговечность зависит отсоответствия здания своему —назначению по размерам, благоустройству,архитектуре и т. п.

Правильная эксплуатация и заключается в предотвращении преждевременногофизического износа профилактическими ме­рами и периодическом проведении капитальногоремонта.

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

различают еще оптимальную долговечность, т. е. срок службы здания, в течение, которого экономическицелесооб­разно его восстанавливатьоднако наступает такой срок, когда затратына восстановление становятся нецелесообразными, ибо превышают стоимость строительства нового здания.

В период эксплуатации сооружения подвергаются многочис­ленным природным итехнологическим воздействиям, учиты­ваемым в проекте при выборе материалов,конструкций и т. п.; однако на практике сочетание характеристик строительных ма­териалов и конструкцийможет отличаться от установленных ГОСТом и вследсвие суммарного воздействиямногочисленных факторов может происходить ускоренный износ сооружений. Он весьмаразнообразен и сложен; на предупреждение уско­ренного износа расходуютсязначительные материальные сред­ства, ограничиваемые экономическими соображениями; рациональное эксплуатационное содержаниесооружений — 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 периодкраток, и на него распространяется гарантия, выданная строителями сроком на двагода; в данный период производиться последовательный ремонт;

/>Рис. 1. Накопление износа (а) и факторы (внешние и внутренние), воздействующие на здание (б)

участок II— период нормальнойэксплуатации, медленного износа, во времякоторого накапливаются необра­тимыедеформации, приводящие к структурным изменениям материала, медленному его разрушению;

/>участок III— период ускоренного износа, когда он достигаеткритического 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 заметныхостаточных деформаций; при этом навеличину разрывного усилия оказы­ваетсущественное 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 чегосооружения изнашиваются и выходят из строя.

Агрессивной средой является такая среда,под воздействием которой изменяются структура и свойства материалов, что при­водит к непрерывномуснижению прочности и разрушению структуры; разрушение при этом называется коррозией.

Развитие промышленности и городов идет по линии исполь­зования более высокихскоростей технологических потоков, давлений, температур, образованияагрессивных сред, т. е. по линии возникновения условий, когда на сооружениявоздейст­вуютболее агрессивные среды и механические нагрузки, чем прежде, что,естественно, приводит к более быстрому их раз­рушению и необходимости болееэффективной защиты.

 Способность материалов сопротивляться разрушительномувоздействию внешней среды называется коррозионной стойко­стью, а предельный срокслужбы сооружений, в течение кото­рого они сохраняют заданные эксплуатационныекачества, и есть ихдолговечность.

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 менятьсяролями: в одних усло­виях определенная среда агрессивна, а в других — она жепас­сивна. Так, теплый, влажный воздухвесьма агрессивен по от­ношению к стали, но цементный бетон онупрочняет.

 Разрушение строительных материалов носит весьма разно­образный характер:химический, электрохимический, физиче­ский, физико-химический. Детально это будет рассмотрено ниже применительно к основным строительнымматериалам: металлу, бетону, дереву.Классификация агрессивности сред и их воздействий приведена в СНиП11.28—76. Агрессивные среды делятся нагазовые, жидкие и твердые. Ниже дается их краткая характеристика.

      Газовые среды — это прежде всего такие соединения, каксероуглерод (CS2), углекислый газ (СО2),сернистый газ (SO2) и др. Их агрессивность определяют три главных фактора, илипоказателя: вид и концентрация газов, растворимостьгазов в воде, влажность и температура газов.

Жидкие среды —это растворы кислот, щелочей, солей, а такжемасла, нефть, растворители и др. Агрессивность таких сред определяется тремя показателями: концентрацией агрессивныхагентов, их температурой, скоростью движения или величиной напора у поверхности конструкции. Коррозион­ные процессыболее интенсивно протекают в жидкой агрессив­ной среде.

Твердые среды —это пыль, грунты и т. п. Их агрессивность оцениваетсячетырьмя показателями: дисперсностью, растворимостью в воде, гигроскопичностью и влажностью окру­жающей среды. Влага в твердых средах играетособенно ак­тивную роль.

Нарис. 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 найтиоптимальные решения, учитывающие все воздейст­вия, относительнодолговечности, экономичности и других по­казателей.Поэтому важной задачей персонала эксплуатацион­ной службы является учет специфических воздействий на сооружения, что способствует обеспечению заданнойих долго­вечности. Рассмотрим основныефакторы, 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 строительныхконструкций. Вместе с тем в чистой и сухой атмосфере камни, бетоны и даже металлымогут со­хранятьсясотни и тысячи лет. Это значит, что воздушная среда, в которой находятся такиематериалы, слабо агрессивна или совсем не агрессивна.

Основным загрязнителем воздуха являютсяпродукты сгора­ния различных топлив; поэтому в городах и промышленных центрах металлыкорродируют в два-четыре раза быстрее, чем в сельской местности, где сжигаетсязначительно меньше угля инефтепродуктов.

Загрязненность воздуха газами и твердымичастицами в зим­нее время шлите и зависит от вида топлива. Больше всего за­грязняет атмосферупылевидное 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 растворенииуглекислого газа в воде образуется углекис­лота — конечный продуктсгорания многих видов топлива; она разрушающедействует на бетон и иные материалы. При рас­творении сернистого газа в воде образуется серная кислота, также разрушающая бетон.

Кроме углекислоты и серной кислоты, в дымахнакаплива­ютсяи 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 могутсодержаться 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 вприроде грун­товая вода может быть: связанной (химически, гигроскопиче­ски и осмотически впитанной илипленочной); свободной; паро­образной (перемещающейся по порам из мест с большой упру­гостьюводяного пара в места с меньшей его упругостью).

Грунтовая вода взаимодействует физически и химически с минеральными иорганическими частицами грунта. Все ее виды находятся во взаимодействии друг с другоми переходят один в другой. Вода в грунтах всегда представляет собой рас­твор с изменяющимисяконцентрацией и химическим составом, что отражается и на степени ее агрессивности.

Оценивая агрессивность грунтовых вод, следует учитывать переменный еехарактер: с течением времени возле подземных частей сооружений водный режим можетизменяться, в связи с чем агрессивность среды будет повышаться или снижаться.

Атмосферные осадки, проникая в грунт, превращаются либо в парообразную, либо вгигроскопическую влагу, удерживаю­щуюся в виде молекул на частицах грунтамолекулярными си­лами, либо в пленочную, поверх молекулярной, либо в грави­тационную, свободноперемещающуюся в грунте под действием сил тяжести. Гравитационная влага можетдоходить до грун­товой воды и, сливаясь с ней, повышать ее уровень.

Грунтовая вода, в свою очередь, вследствие капиллярного поднятия перемещаетсявверх на значительную высоту и об­водняет верхние слои грунта. В некоторыхусловиях капилляр­ная и грунтовая воды могут сливаться и устойчиво обводнять подземные частисооружений, в результате чего усиливается коррозия конструкций, снижается прочностьоснований.

Изменение минералогического состава грунтовых вод меняет их агрессивность поотношению 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 выщелачиваниюизвести в бетонных конструкциях. В засушливых районах, наоборот, из-за боль­шого испарения влагиповышается концентрация минеральных солей в воде, что вызывает кристаллизационноеразрушение бетонных конструкций.

Испарение из грунтов влаги и их увлажнение приводят к движению в грунтахвоздуха (кислорода), что также повы­шает их коррозионную активность.

Существует много разновидностей агрессивности грунтовых вод. Из них чаще всеговыделяют общекислотную, выщелачи­вающую, сульфатную, магнезиальную иуглекислотную в зави­симости от наличия в воде соответствующих примесей и их концентрации, указанных в СНиП 11.28—76.

Воздействие отрицательной температуры. Некоторые кон­струкции, напримерцокольные части, находятся в зоне пере­менного увлажнения и периодическогозамораживания. Отри­цательная температура (если она ниже расчетной или не приняты специальныемеры для защиты конструкций от увлаж­нения), приводящая к замерзанию влаги вконструкциях и грунтах оснований, разрушающе действует на здания.

При замерзании воды в порах материала объем ее увели­чивается, что создаетвнутренние напряжения, которые все воз­растают вследствие сжатия массы самогоматериала под влия­нием охлаждения. Давление льда в замкнутых порах весьма велико — до 20 Па. Разрушение конструкцийв результате за­мораживания происходит толькопри полном (критическом) влагосодержании,насыщении материала.

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

 0°С, то вкапилля­рах она замерзает только при —17°С.

Самым устойчивым к замораживанию являетсяматериал соднородными и равномерными порами, наименее устойчи­вым— с крупными порами, соединеннымитонкими капилля­рами, так какперераспределение в них влаги затруднено.

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

Камнии бетоны с пористостью до 15 % выдерживают 100—300   циклов   замораживания.  Уменьшение   пористости, а следовательно, и количества влаги повышаетморозостойкость конструкций.

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

Промерзание грунтов в основаниях опасно длязданий, по­строенных на глинистых и пылеватых грунтах, мелко- и средне-зернистых песках, вкоторых вода по капиллярам и порам поднимается над уровнем грунтовых вод инаходится в связан­ном виде. Связанная вода замерзает не сразу и по мере за­мерзания перемещаетсяиз зон толстых оболочек в зоны с обо­лочками меньшей толщины; это объясняетсяподсасыванием воды из нижних слоев в зону замерзающего грунта.

Промерзание и выпучивание грунтов опасны только для на­земных сооружений, поскольку уже наглубине примерно 1,5 м от поверхности нетразницы в колебаниях дневной и ночной температур, а на глубине 10—30 мне ощущается изменение зимних и летнихтемператур.

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

Повреждения зданий из-за промерзания и выпучивания ос­нований могутпроизойти 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 сооружениепроектируется и строится с учетом воздействия предусматриваемых в нем процессов;однако из-за неодинако­вой стойкости и долговечности материалов конструкций ираз­личноговлияния на них среды износ их неравномерен. В пер­вую очередьразрушаются защитные покрытия стен и полы, окна, двери, кровля, затем стены, каркас ифундаменты. Сжа­тые элементы и элементы больших сечений, работающие при статическихнагрузках, изнашиваются медленнее, чем изгибае­мые и растянутые тонкостенные, которыеработают при дина­мической нагрузке, в условиях высокой влажности и высокой температуры.

Кислотостойкими являются породы с большимсодержанием кремния (кварц, гранит, диабаз), нестойки к кислотам породы, содержащиеизвесть (доломит, известняк, мрамор); последние являются щелочестойкими.

Обожженный кирпич стоек даже в среднекислой исредне-щелочнойсредах. Для него опасны плавиковая кислота и рас­твор едкого натра, он разрушаетсятакже при солевой кор­розии.

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

Минеральные масла химически неактивны поотношению кбетонам, но в то же время отрицательно на них воздейст­вуют, так как ихповерхностное натяжение в два-три раза меньше, чем у воды, а поэтому они обладаютбольшей смачи­вающей способностью и большей силой капиллярного поднятия: масло, попавшее набетон, глубоко проникает в него, раскли­нивая частицы, изолируя зерна цемента отвлаги и прекращая тем самым их дальнейшую гидратацию. Относительное сниже­ние прочности бетона под действиемпролитого масла тем зна­чительнее, чем выше водоцементное отношение (В/Ц): суве­личением пористости бетона возрастаетего насыщенность рас­творами, в томчисле и маслами.

Износконструкций под действием истирания — абразивный износ полов, стен, углов колонн, ступеней лестниц и других конструкций—бываетвесьма интенсивным и поэтому сильно влияющимна их долговечность. Он происходит под действием как природных сил (ветров, песчаных бурь), так и вследствие технологических и функциональных процессов,например из-за интенсивногоперемещения больших людских потоков в зда­ниях общественного назначения.

   Состояние производственных сооружений с агрессивными средами во многом зависит от культуры самогопроизводства, т. е. от того, какгерметизированы технологические линии, предотвращеныли агрессивные выделения в помещения, усиленали вентиляция, как быстро смываются промышленные стоки. Для поддержания таких сооружений в исправном со­стоянии важна также культура их техническойэксплуата­ции: чем выше агрессивностьсреды в сооружении, тем чаще должныпроводиться обследования и возможно быстрее восста­навливаться конструкции, начавшие разрушаться.

2.2 Физическийизносиморальноестарение

 Износ, или старение,—это потеря сооружениями ещё элементамипервоначальных эксплуатационных качеств. Такой процесс неизбежен, и задача состоит в недопущении ускорен­ного, преждевременного износа, в своевременнойзамене, уси­лении конструкций иоборудования с малыми сроками службы. Различают физический износ и моральноестарение.

 Физический износ — это потеря   конструктивными  элемен­тами первоначальных физико-технических свойств. Моральноестарение бывает двух форм: снижениестоимости 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 сооруженияопределяется по Методике определения физического износа гражданских зда­ний, изданной МЖКХ РСФСР в 1970 г.Сущность ее состоит в следующем:

износконструкций (%) определяется по специально разра­ботанным таблицам внешних признаков износа; таких таблиц разработано54: 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 восстановительнойстоимости жи­лых и общественных зданий (Госстрой СССР, 1970). В нем приведена доля стоимости конструктивных элементов враз­личных типах зданий.j

Такимобразом, физический износ Q определяется по фор­муле

Q= Eft*e/ gi,                                   (1)

где gi— износ отдельного элемента сооружения, %;е;— доля стоимости этого элемента поотношению к стоимости всего здания, %.

При определении износа здания его делят обычно на де­вять элементов. В табл. 3.1 приведенпример определения фи­зического износаздания по девяти его конструктивным элемен­там. Износ здания в этомпримере составит Q = 2175/100~ ~22 %. Максимальный износэксплуатируемых сооружений не должен превышать 70—80 %.

В некоторых работах ошибочно утверждается,что физиче­ский износ,достигнув 35—40%, прекращается во времени — кривыена графиках приближаются к горизонтальной линии и долговечность зданийстановится как бы бесконечной без ка­питальныхремонтов. На самом же деле это не так. Износ с течением времени возрастает, особенно резко после достиже­ниязданием примерно 0,8 расчетного срока службы. Так, за­траты на ремонт приизносе 65 % в 30 раз больше, чем при из­носе 10%. В среднем возрасте зданий ихизнос составляет около 0,35 % в год, а в конечном периоде — в три раза больше.

Необходимо отметить, что на физический износзданий ока­зывают влияние очень многие факторы. Даже здания, построен­ные одной и той жеорганизацией по одному и тому же про­екту, в одно и то же время, в зависимостиот уровня эксплуатации по величине износа отличаются в три раза. Интересные в этом отношении данные изложены в работе[11]: в ней приве­дены коэффициенты износазданий в зависимости от различных факторов. Так, износ зданий с плохойинсоляцией 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 цельюобеспечения нормативного срока службызданий при меньших затратах на капитальный ремонт. При сочетании положительных факторов можнодостигнуть снижения износа ипродления срока службы зданий; однако прогнозироватьинтенсивность износа на длительный период можно только весьма приближено, таккак трудно заранее предугадатьфактическое сочетание отмеченных выше факто­ров и их влияние на износ конкретного здания. Величину сни­жения износа при капитальном ремонте можновычислить пу­тем повторной оценкитехнического состояния по Методике, указанной выше; она обычно даже приотличном ремонте не превышает 50—70 %.

 Моральное старение первой формы — обесценениеранее построенных зданий —имеет небольшое практиче­ское значение. Моральное старение второй формы —техно­логическое старение — требует дополнительных капи­тальных вложении на его ликвидацию, на модернизациюсоору­жений применительно ксовременной технологии устранениемэтого вида старения приходится все время встречаться на практике. Однако определение морального старениявторой формы более сложно, и поэтому нет еще официальной мето­дики его расчета. Можно воспользоватьсяленинградским мето­дом совместного учета физического износа и морального старе­ния при составлении перспективных планов ремонта имодер­низации зданий и сооружений [16 и 17].

Особенно интенсивен моральный износпроизводственных зданий в связи с научно-технической революцией и быстрым обновлением технологиипроизводства. Так, полная смена тех­нологии в машиностроении происходит черезпять лет, в радио­электронике в течение одного года, что требует переоборудо­вания и модернизациизданий.

Моральный износ происходит скачкообразно по мере изме­нения требований к технологии или к жилью.Так, если раньше. требования к жилью неизменялись столетиями, то теперь они сохраняютсяне более десяти лет. Например, еще совсем не­давно газификация считалась положительным элементом бла­гоустройства, асегодня делается упор на замену газа электри­чеством, газовых колонок—горячим водоснабжением и т. п.

Устранение морального износа второй формы во время ка­питального ремонта спереоборудованием и модернизацией и есть денежное его выражение. Таким образом, вотличие от морального износа первой формы, не связанного с дополни­тельными затратами,моральный износ второй формы погло­щает почти треть стоимости капитальногоремонта, а иногда и больше. Внастоящее время 75 % капитальных вложений рас­ходуетсяна модернизацию промышленных предприятий, так как это все же более быстрый и экономичный путь получения продукции, чем при новом строительстве.

Величину морального износа второй формы М2оцениваютпутемсравнения восстановительной (балансовой) стоимости старого здания инового, построенного в соответствии с совре­менными требованиями:

Ma= (Ci— C1)/Ci-№,                                     (2)

где С1и С2 — восстановительная стоимость старого и стои­мость нового зданий, руб.

Допустимая величина морального износасуществующего здания не должна превышать затрат на новое строительство здания, равного поплощади, 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 практическихцелей важно рассчитать межремонтный период, чтобы обоснованно проводитьпрофилактические 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 долговечностьконструкции, установленная опытным путем, годы.

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

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 этомупродлить срок службы зданий. Физическийизнос можно уменьшить пу­тем капитального ремонта, а моральный — толькомодерниза­цией.

2.3 Классификацияповрежденийзданий иеепрактическоеиспользование

При эксплуатации сооружений первостепенноезначение от­водится обеспечению безотказной работы всех конструкций и систем в течение неменее нормативного срока службы, а также правильной и своевременной оценке ихтехнического состояния, выявлению дефектов и начала повреждения. Это необходимо для сохранностисооружений при минимальном расходе сил, средств и планомерной работыэксплуатационно-ремонтных подразделений.

Возможные повреждения классифицируются по следующим основным признакам(рис. 4):

причинам,их вызывающим;

механизму коррозионного процесса разрушения конструк­ций;

значимости последствий разрушения итрудоемкости восста­новления зданий.

 Причинами, вызывающими повреждения зданий, являются:

воздействиевнешних природных и искусственных факторов;

влияние внутренних факторов, обусловленных технологиче­ским процессом;

проявление дефектов, допущенных при изысканиях, проекти­ровании и возведениизданий;

Недостатки и нарушение правил эксплуатациизданий, соору­жений и санитарно-технического оборудования.

По механизму коррозионного процесса разли­чают следующие основные виды коррозии:химическую, элект­рохимическую, физико-химическую и физическую.

Химическая коррозия материала конструкцийсопровожда­ется необратимыми изменениями в структуре вещества под действием сухойагрессивной среды.

Если агрессивная среда является электролитом, то необрати­мыеизменения в структуре материала происходят в результате возникновения электрического тока награнице «металл — аг­рессивная среда» иначинается электрохимическая коррозия.

Если физическое разрушение конструкции сопровождается изменением иструктуры материала, например выщелачиванием, кристаллизационным разрушением,то такая коррозия называ­ется физико-химической.

Чаще всего здания, их конструктивные элементыи обору­дованиепреждевременно выходят из строя в результате воздей­ствия не одного, асуммарного воздействия многих факторов; это прежде всего увлажнение и переменныетемпературы, а также механическое, химическое, биологическое и другие воз­действия. При этомзаметное влияние одного какого-либо фак­тора обычно способствует резкому усилениювоздействия на конструкции иных факторов.

По степени разрушения или значимостипоследствий можно выделить трикатегории повреждений:

I — повреждения аварийного характера, вызванныедефек­тами

  проектирования, строительства, стихийными  явлениями,
а такженарушением правил эксплуатации зданий и сооружений;

восстановление всегоздания или его части в этом случае
производитсяпутем замены всех или некоторых конструкций
поспециально разработанным проектам;

II — повреждения основных элементов, ноне аварийного ха­рактера,

устраняемые прикапитальном ремонте;

III  — повреждения   второстепенных  элементов   (отпадение
штукатурки и т. п.),устраняемые при текущем ремонте.

Пользуясь приведенной методикой классификациии оценки повреждений,необходимо в каждом конкретном случае пра­вильно определить опасность повреждения исрочность приня­тия мер по его устранению, чтобы не упустить аварийную си­туацию и ненаправлять все силы и средства эксплуатацион­ной службы при появлении малейшегоповреждения.

Износ сооружений ускоряется и разрушения усугубляются, если они вызваныдефектами, допущенными в проекте, при воз­ведении или эксплуатации сооружений.

/>

Рис 4.  Причины, вызывающиеповреждения.

Списоклитературы

БойкоМ. Д.

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