На головну    

 Вступ до спеціальності («комплексна реконструкція та експлуатація будівель і споруд») - Архітектура

Міністерство освіти і науки Російської Федерації

Південно-Уральський Державний УніверсітетАрхітектурно-будівельний факультет Кафедра містобудування РЕФЕРАТ

по курсу: «введення в спеціальність» для спеціальності 290503

«Комплексна реконструкція та експлуатація будівель і споруд»

Виконав: студент

групи АС-107

Курдін І.В.

Перевірив: зав. Кафедри

«Містобудування»

Кузьмін Е.Ф.

Челябінськ

2004

ЗМІСТ

1. ВВЕДЕНИЕ...2

2. ДОВГОВІЧНІСТЬ І ЗНОС БУДІВЕЛЬ ... ... 5

2.1 Причини і механізм зносу ... .5

2.2 Фізичний знос і моральне старіння ... ... 8

2.3 Класифікація пошкоджень будівель і її практичне використання ... 10

3. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ ... ... 12

1. ВСТУП

Будинки і споруди відіграють важливу роль у житті сучасного суспільства. Можна стверджувати, що рівень цивілізації, розвиток науки, культури і виробництва значною мірою визначаються кількістю і якістю побудованих будівель і споруд.

Життя і побут радянських людей обумовлюються наявністю необхідних будівель і споруд, їх відповідністю своєму призначенню, технічним станом.

Комуністична партія і Радянський уряд приділяють постійну увагу будівництву, реалізуючи таким чином свою головну турботу про підвищення матеріального і духовного рівня життя радянських людей.

Будівництво в нашій країні ведеться в дуже великих масштабах. Тільки житлових будинків в Радянському Союзі зводиться більше, ніж в усіх країнах Західної Європи разом узятих. Щорічно у нас здається в експлуатацію 2,1 млн. Квартир і більше 10 млн. Радянських громадян покращують свої житлові умови, на карті нашої Батьківщини з'являються десятки нових міст. Саме тому будівництво в нашій країні є третьою за масштабами після промисловості і сільського господарства галуззю народного господарства.

За роки Радянської влади в СРСР побудовано понад 1200 міст і введено в експлуатацію понад 3,8 млрд. М2жілой площі. В даний час в експлуатації знаходиться близько 65 млн. Квартир, причому більше 80% сімей проживають в окремих квартирах. Настільки широкі масштаби будівництва є характерною рисою розвиненого соціалістичного суспільства.

Складові частини будівництва як галузі народного господарства, його цілі, база, критерії оцінки якості і завдання будівельної науки в узагальненому вигляді сформульовані в табл. В.1.

Кожна будівля або споруда являє собою складний і дорогий об'єкт, що складається з багатьох конструктивних елементів, систем інженерного обладнання, виконують цілком конкретні функції і володіють встановленими експлуатаційними якостями.

Будівництво в нашій країні характеризується не тільки високими кількісними показниками, але змінюється і якісно, ??структурно: поліпшується планування квартир, удосконалюються будівельні конструкції, системи інженерного устаткування, підвищується комфортність житлового фонду. Досить сказати, що на опалення, вентиляцію та гаряче водопостачання міст витрачається '/ б всіх видів паливно-енергетичних ресурсів. Економія тільки 1% цих ресурсів збереже щорічно близько 2 млрд. Руб. експлуатаційних витрат і капітальних вкладень. Практика експлуатації будинків показує, що автоматичні методи регулювання витрачання тепла дозволяють довести економію до 10%.

Слід також враховувати, що будівлі, що будуються в даний час, будуть служити в XXI столітті, коли рівень комфорту стане ще вище.

Проектовані і зводяться будівлі, згідно визначальним експлуатаційним вимогам, повинні:

володіти високою надійністю, т. е. виконувати задані їм функції в певних умовах експлуатації протягом заданого часу, при збереженні значень своїх основних пара мстроп у встановлених межах;

бути зручними і безпечними в експлуатації, що досягається раціональними плануванням приміщень і розташуванням входів, сходів, ліфтів, засобів пожежогасіння, причому для ремонту і заміни великогабаритного технологічного устаткування в будівлях повинні бути передбачені люки, отвори і кріплення;

бути зручними і простими в технічному обслуговуванні та ремонті, т. е. дозволяти здійснювати його на якомога більшій кількості ділянок, мати зручні підходи до конструкцій, вводам інженерних мереж без демонтажу і розбирання для оглядів і обслуговування з гранично низькими витратами на допоміжні операції, повинні дозволяти застосовувати передові методи праці, сучасні засоби автоматизації та механізації, збірно-розбірні пристрої для обслуговування важкодоступних конструкцій, а також мати пристосування для кріплення колисок, джерела струму та ін .;

бути ремонтопридатності, т. е. їх конструкції повинні бути пристосовані до виконання всіх видів технічного обслуговування і ремонту без руйнування суміжних елементів і з мінімальними витратами праці, часу, матеріалів;

мати максимально можливий і близький еквівалентний для всіх конструкцій міжремонтний термін служби;

бути економічними в процесі експлуатації, що досягається застосуванням матеріалів і конструкцій з підвищеним терміном служби, а також мінімальними витратами на опалення, вентиляцію, кондиціювання, освітлення та водопостачання;

мати зовнішній архітектурний вигляд, відповідний їх призначенню, розташуванню в забудові, а також приємний для огляду, причому внутрішня фарбування будівель не повинна втомлювати людей, по можливості не забруднюватися і легко піддаватися очищенню, відновленню.

В залежності від призначення будівлі в його проекті відповідно нормам передбачають необхідні розміри, міцність, герметичність, теплозахисні та інші експлуатаційні якості, які потім матеріалізують в ході будівництва і підтримують в процесі експлуатації.

Використання будівель за їх призначенням прийнято називати технологічної експлуатацією. Щоб будівлі можна було ефективно використовувати, вони повинні перебувати в справному стані, т. Е. Стіни, покриття та інші елементи спільно з системами опалення, вентиляції та іншими системами повинні дозволяти підтримувати в приміщеннях необхідний температурно-вологісний режим, а системи водопостачання і каналізації, освітлення і кондиціонування - забезпечувати задану комфортність. Процеси, пов'язані з підтриманням будівель у справному стані, називаються технічним обслуговуванням і ремонтом або технічною експлуатацією; вони то і є предметом нашого розгляду.

Збудовані та прийняті в експлуатацію будівлі піддаються різним зовнішнім (головним чином природним) і внутрішнім (технологічних або функціональним) впливів. Конструкції зношуються, старіють, руйнуються, внаслідок чого експлуатаційні якості будівель погіршуються, і з часом вони перестають відповідати своєму призначенню. Однак передчасний знос неприпустимий, бо порушує умови праці та побуту людей, що використовують ці будівлі. Крім того, будівлі являють собою велику матеріальну цінність, яку необхідно всіляко берегти.

Технічне обслуговування та ремонт (технічна експлуатація) будівель являють собою безперервний динамічний процес, реалізацію певного комплексу організаційних і технічних заходів по нагляду, догляду, усіх видів ремонту для підтримання їх у справному, придатному до використання за призначенням стані протягом заданого терміну служби.

За характером завдань і методів їх вирішення технічне обслуговування та ремонт істотно відрізняються від проектування і зведення, хоча і входять до складу будівельної галузі, так як вони:

здійснюються досить тривалий час у порівнянні з тривалістю проектування і зведення - десятки, сотні років, що вимагає чіткого передбачення перспективи та наступності в діяльності експлуатаційної служби;

мають циклічний характер з періодичністю різних заходів від одного року до трьох років для поточного ремонту і від шести до тридцяти років для капітального, що ускладнює планування і проведення робіт;

носять (зокрема, ремонт) багато в чому випадковий, імовірнісний характер за місцем, обсягу і часу виконання робіт, що ускладнює їх планування, вимагає від керівників і виконавців оперативності при коригуванні планів в ході їх виробництва;

зачіпають інтереси всього населення і кожної людини окремо у себе вдома і на службі, вимагають їх участі в ремонті (всередині квартир), т. е. носять соціальний характер, впливають на настрій людей; пов'язані з великими витратами сил і засобів, що збільшуються з плином часу, що зумовлено, з одного боку, старінням будівельного фонду та все зростаючими витратами на ремонт, а з іншого - щорічним його поповненням, що вимагає залучення нових сил і засобів для його технічного обслуговування і ремонту;

для особливо відповідальних будівель, споруд (наприклад, Ермітаж в Ленінграді) відрізняються жорсткою системою профілактики зносу, яка виключає вихід їх з ладу у встановлений період, що пов'язано з умінням розраховувати знос і планувати профілактичні роботи за місцем, обсягу і часу, забезпечуючи їх виробництво матеріалами, механізмами і трудовими ресурсами.

Все це підтверджує важливість і складність завдань технічного обслуговування та ремонту будівель і споруд.

Експлуатація будівель в масштабі країни регламентована Положеннями про системи планово-попереджувального ремонту [4 і 5], готується нова редакція Положення про технічне обслуговування і ремонті будинків. У них визначені принципи організації експлуатації основних типів будівель і споруд, всі вони класифіковані за групами і для них встановлені середні терміни служби, види, періодичність оглядів і ремонтів, а також роботи, які стосуються поточного і капітального ремонтів.

Першорядне значення в експлуатації будинків має своєчасний контроль їх технічного стану, перевірка справності будівельних конструкцій та інженерного обладнання. Такий регулярний, причому не тільки візуальний, але (при необхідності) і інструментальний контроль запобігає передчасному виходу будівель з ладу, дозволяє обгрунтовано планувати і проводити профілактичні заходи щодо їх збереження.

Кожна будівля або споруда проектується і зводиться для здійснення в ньому певного процесу і тому повинно мати заданими експлуатаційними якостями. Саме конкретні експлуатаційні якості відрізняють житловий будинок від їдальні, механічних майстерень, клубу, гаража і т. П.

Широке поняття «будівництво будинків» включає їх проектування, зведення та технічну експлуатацію. Кожному з цих трьох етапів притаманний своє коло завдань, але всі вони мають спільну мету - забезпечення експлуатаційних якостей конкретного будинку. Рішення задач на кожному етапі взаємопов'язане - як запроектовано і побудовано будинок, такі умови і проблеми його експлуатації. У свою чергу досвід використання та утримання побудованих будівель, т. Е. Досвід їх експлуатації, повинен бути обов'язково вивчений для вдосконалення проектування і будівництва нових будівель.

Відзначимо ще одну важливу особливість сучасного будівництва та експлуатації будівель: новизна завдань і проблем, з якими зустрічаються будівельники та експлуатаційники у зв'язку з науково-технічним прогресом, освоєнням маловивчених в будівельному відношенні північних, східних та інших районів країни з особливими кліматичними та гідрогеологічними умовами, сильно впливають на характер зведення та експлуатації будівель.

На рис. В.2, б графічно відображено співвідношення між витратами і часом за зазначеними трьом етапах будівництва - між проектуванням, зведенням і експлуатацією. Проектування в сучасних умовах триває в залежності від складності об'єкта місяць (чи місяці) і складає за витратами приблизно 1-2% від вартості зведення; будівництво будівлі в залежності від його складності триває зазвичай місяці (іноді роки); експлуатація, т. е. підтримку будівлі в справному стані, триває десятки, а то й сотні років, причому за витратами вона щорічно складає 2-3% від відновної вартості на будівельну частину і 4-5% - на утримання інженерного обладнання. З цього випливає, що приблизно через кожні 12-13 років витрати на експлуатацію будівель прирівнюються витратам на їх зведення. Тому важливо, щоб експлуатаційні витрати були можливо меншими.

Суттєвим моментом у підвищенні ефективності технічного обслуговування та ремонту будівель є переведення їх на проектну основу: тепер їх вирішують на стадії проектування у спеціальному розділі проекту та кошторису.

Проектування, зведення та експлуатацію кожної будівлі об'єднує застосування єдиних параметрів експлуатаційних якостей; вони є стрижнем, навколо якого ведеться вся наукова та практична робота в галузі будівництва будівель і споруд.

При проектуванні будинку експлуатаційні якості визначаються вибором матеріалів, розрахунком конструкцій, об'ємно-планувальним рішенням, інженерним обладнанням відповідно до призначення будинку, Будівельними нормами і правилами (СНіП) і виділеними асигнуваннями.

При зведенні будинків прийняті в проекті значення параметрів експлуатаційних якостей матеріалізуються, їх достовірність перевіряється приладами і за їх числовим значенням будівлі приймаються в експлуатацію. Саме таким шляхом можна підтвердити, що побудована будівля відповідає задуманому в проекті.

При експлуатації будівель головне завдання полягає в підтримці передбачених проектом і матеріалізованих при будівництві експлуатаційних якостей на заданому рівні. Вони повинні повністю відповідати призначенню будівлі (наприклад, в механічних майстерень температура повітря повинна бути 12 ° С, а в приміщенні дитячого садка - 20- 22 ° С), що забезпечується певними будівельними конструкціями і інженерним обладнанням.

Таким чином, встановленням значень параметрів експлуатаційних якостей (ПЕК) і розробкою інструкції з технічної експлуатації завершується проектування будівель, за допомогою вироблених в проекті ВЕК контролюється їх зведення; по відповідності фактичних значень ВЕК проектним будинку приймаються в експлуатацію і шляхом підтримки ВЕК на заданому рівні здійснюється технічна їх експлуатація протягом встановленого терміну служби.

Якщо всі роботи в ході експлуатації ведуться на базі порівняння фактичних значень ВЕК з нормативними або розрахунковими, то така експлуатація науково обгрунтована. На жаль, найчастіше ще здійснюється суб'єктивний (тільки візуальний) контроль технічного стану споруд і, виходячи з цього, визначається час, місце і обсяг робіт з підтримки будівель у справному стані. Природно, в таких випадках обсяги робіт приймаються з великим запасом, що виключає можливість ведення чергових робіт на інших об'єктах, так як наявні сили і засоби вже витрачені.

На кожному етапі будівництва повинна приділятися велика увага до параметрів експлуатаційних якостей даної будівлі, що забезпечить узгоджені дії між проектувальниками, будівельниками та експлуатаційниками на основі числових значень ВЕК, т. Е. Дозволить організувати все будівництво на науковій основі.

Ефективність експлуатації та її економічність залежать від багатьох факторів, зокрема в значній мірі від професійної підготовки осіб, її здійснюють, від їхнього вміння побудувати експлуатацію на науковій основі.

З ростом міст, зведенням багатоповерхових і підвищеної поверховості будинків ускладнилося їх інженерне обладнання, зросли витрати на його утримання, змінилася вся структура експлуатації житлового фонду. Знадобилося об'єднати і забезпечити автоматизоване управління ліфтами, освітленням сходових кліток, встановити контроль за температурою води в системах центрального опалення, гарячого водопостачання, за загазованістю підвалів, за входами в підвали, на горища, інші нежилі приміщення і т. П.

Потім все управління експлуатацією будівель звели в об'єднані диспетчерські пункти (ОДП), в об'єднану диспетчерську службу (ОДС) в масштабі мікрорайону чи комплексну диспетчерську службу (КДС) мікрорайону в залежності від кількості апаратури, встановленої в цих пунктах. Вже впроваджені типові об'єкти диспетчеризації житлових масивів, що дозволяють отримувати інформацію про роботу ліфтів, температурі і тиску в системах гарячого і холодного водопостачання, опалення, пожежогасіння, про напругу на електричних вводах, про освітлення під'їздів, тривожні сигнали про розтині підвалів та інших незаселених приміщень. У під'їздах встановлено також гучномовний зв'язок з диспетчером для термінового виклику фахівців для усунення несправностей, в тому числі і на будівельних конструкціях, наприклад про протечках покрівлі та ін. На ОДС є і телефонний зв'язок.

У багатьох містах створено житлово-експлуатаційні трести експлуатаційно-ремонтні управління, здійснюють плановий ремонт будівель. До їх складу входить диспетчерська служба з оперативними бригадами для усунення аварійних ситуацій. Однак більша частина існуючої забудови - багато житлові, все службові та виробничі будівлі - експлуатуються самостійними бригадами; це багатомільйонна армія фахівців, забезпечує справний технічний стан будівель і споруд.

Технічне обслуговування та особливо ремонт будівлі, хоча і відносяться до широкої галузі будівництва, мають специфічними рисами. Особливо складний комплексний капітальний ремонт, що відрізняється перш за все технологією робіт- нове будівництво починається з нульового циклу і звичайно ведеться знизу вгору шляхом монтажу готових конструкцій, а ремонтні роботи проводяться в обмежених умовах існуючої забудови, коли важко розмістити підсобні підприємства, крани, склади матеріалів. Прагнення повніше використовувати при ремонті старі матеріали і конструкції, пов'язане з трудомісткою оцінкою їх технічного стану, бо в різних частинах знос їх різний. Планувати такий ремонт вельми складно, так як невідомі підсумки розбірки споруди, корисний вихід матеріалів тощо.

Особи, зайняті експлуатацією та ремонтом будівель, повинні добре знати їх пристрій, умови роботи конструкцій, технічні нормативи на матеріали і конструкції, необхідні для ремонту. Вони за допомогою приладів, а також за зовнішнім виглядом і ознаками повинні вміти хоча б наближено оцінювати технічний стан будівлі і окремих його конструкцій, вміти виявляти вразливі місця, з яких може початися його руйнування, вибирати найбільш ефективні способи і засоби його попередження та усунення, що не порушуючи по можливості, використання будівлі за призначенням.

Вирішенню настільки великого й складного комплексу питань покликана сприяти теорія експлуатації будинків. Саме вона науково обгрунтовує необхідність і терміни експлуатаційних заходів, тому що базується на:

знанні значень параметрів експлуатаційних якостей (ПЕК), які потрібно підтримувати на заданому рівні; встановленні закономірностей впливу зовнішніх і внутрішніх факторів, виявленні характерних дефектів, пошкоджень і призначення способів їх усунення;

виборі способів контролю ВЕК і методів відшукання дефектів, пошкоджень і несправностей;

визначенні способів та порядку найбільш раціонального відновлення ВЕК будівель; призначенні періодичності ремонтів та обсягів робіт; раціональному вирішенні питань штатної структури, чисельності та кваліфікації експлуатаційного персоналу.

Сучасні складні будівлі і споруди можуть добре і ефективно експлуатувати тільки професійно теоретично і практично підготовлені фахівці; таким фахівцям потрібні знання в трьох основних сферах:

знання устрою експлуатованих будівель та їх конструкцій, умов їх роботи, експлуатаційних вимог до них, їх конструкціям відповідно їх призначенню, а також призначенням і розмірами будівлі; вміння знаходити уразливі місця, в яких може початися руйнування конструкцій;

розуміння механізму зносу, корозії і руйнування будівельних конструкцій під впливом різних факторів і на цій основі ефективне використання методів і засобів раціональної їх захисту:

володіння практичними прийомами та навичками використання різних матеріалів і пристроїв, що дозволяють успішно вирішувати щоденні завдання за змістом в справному стані експлуатованих будівель.

Виходячи з цього книга ділиться на три розділи, що відповідають згаданим трьом областям необхідних знань:

розділ перший - опис особливостей пристрою трьох основних типів будівель та споруд: житлових і громадських, виробничих та спеціальних - заглиблених, їх конструкцій, що пред'являються до них експлуатаційних вимог; визначення цілей, завдань, наукових основ і змісту експлуатації;

розділ другий - виклад теоретичних основ механізму руйнування і методів захисту будівельних конструкцій в типових умовах,. е. без акценту на специфічність що відбуваються в будівлях процесів (так як їх надзвичайно багато), як основи для вирішення практичних завдань експлуатації та ремонту будівель чи споруд;

розділ третій - розгляд прикладів відновлення експлуатаційних якостей трьох основних типів будівель і споруд: цивільних, виробничих та спеціальних заглиблених з метою накопичення знань і прищеплення навичок вирішення практичних завдань їх технічного обслуговування і ремонту.

У книзі невеликого обсягу неможливо описати все різноманіття експлуатованих будівель і споруд, розкрити всі особливості впливають на них факторів, всі пошкодження і способи відновлення експлуатаційних якостей. Тому, зрозуміло, в кожному розділі викладені основи, найбільш важливі відомості, оволодівши якими можна практично вирішувати завдання експлуатації будівель, користуючись (при необхідності) також літературою, наведеною в кінці книги.

2. ДОВГОВІЧНІСТЬ І ЗНОС БУДІВЕЛЬ

2.1 Причини і механізм зносу

Під довговічністю розуміється здатність будівель та їх елементів зберігати в часі задані якості в певних умовах при встановленому режимі експлуатації без руйнування та деформацій.

Довговічність характеризується часом, протягом якого в спорудах, з перервами на ремонт, зберігаються експлуатаційні якості на заданому в проекті (нормами) рівні; вона визначається терміном служби не змінюваних при капітальному ремонті конструкцій: фундаментів, стін, залізобетонних перекриттів, колон - покрівля, підлоги, віконні рами, інженерне обладнання будівель - зазвичай мають менші терміни служби й тому вони, по-перше, періодично захищаються покриттями і, по друге, у міру зносу замінюються або відновлюються.

Розрізняють фізичну і моральну, або технологічну, довговічність.

Фізична довговічність залежить від фізико-технічних характеристик конструкцій: міцності, тепло- і звукоізоляції, герметичності та інших параметрів.

Моральна довговічність залежить від відповідності будівлі своєму - призначенню за розмірами, благоустрою, архітектурі і т. П.

Правильна експлуатація і полягає в запобіганні передчасного фізичного зносу профілактичними заходами і періодичному проведенні капітального ремонту.

Надійність будівлі (ймовірність його безвідмовної роботи), довговічність і знос можуть бути представлені у взаємозв'язку графічно, як показано на рис. 1, а.

розрізняють ще оптимальну довговічність, т. е. термін служби будівлі, протягом, якого економічно доцільно його відновлювати проте настає такий термін, коли витрати на відновлення стають недоцільними, бо перевищують вартість будівництва нової будівлі.

У період експлуатації споруди піддаються численним природним і технологічним впливам, враховуються у проекті при виборі матеріалів, конструкцій і т. П .; однак на практиці поєднання характеристик будівельних матеріалів і конструкцій може відрізнятися від встановлених ГОСТом і вследсвіе сумарного впливу численних факторів може відбуватися прискорений знос споруд. Він дуже різноманітний і складний; на попередження прискореного зносу витрачаються значні матеріальні засоби, що обмежуються економічними міркуваннями; раціональне експлуатаційне утримання споруд - завдання багато в чому індивідуальна, вирішення якої потребує спеціальної підготовки. I Розглянемо причини і механізм зносу конструкцій і споруд докладніше.!

У зносі конструкцій і устаткування можна виділити три ділянки:

ділянка I - період підробітки, деформацій, підвищеного зносу; цей період короткий, і на нього поширюється гарантія, видана будівельниками терміном на два роки; в даний період проводитися послідовний ремонт;

Рис. 1. Накопичення зносу (а) і фактори (зовнішні і внутрішні), що впливають на будівлю (б)

ділянка II - період нормальної експлуатації, повільного зносу, під час якого накопичуються незворотні деформації, що призводять до структурних змін матеріалу, повільному його руйнування;

ділянку III - період прискореного зносу, коли він досягає критичного значення і виникає питання про доцільність ремонту або списання та розбирання споруди.

У роботі конструкцій з бетону розрізняють період зміцнення - набору міцності, головним чином внаслідок подальшої гідратації цементу, і період руйнування, зниження міцності через руйнування скелета матеріалу. Для будівельних конструкцій, зокрема бетонних, характерний тендітний вид руйнування без помітних залишкових деформацій; при цьому на величину розривного зусилля робить істотний вплив час, протягом якого діє зусилля, відбувається «підготовка» руйнації, «накопичуються» мікротріщини.

, При експлуатації споруд розрізняють силовий вплив навантажень, що викликає об'ємне напружений стан, і агресивна дія навколишнього середовища, в результаті чого споруди зношуються і виходять з ладу.

Агресивним середовищем є таке середовище, під впливом якої змінюються структура та властивості матеріалів, що призводить до безперервного зниження міцності і руйнування структури; руйнування при цьому називається корозією.

Розвиток промисловості та міст йде по лінії використання більш високих швидкостей технологічних потоків, тисків, температур, освіти агресивних середовищ, т. Е. По лінії виникнення умов, коли на спорудження впливають більш агресивні середовища і механічні навантаження, ніж раніше, що, природно, призводить до більш швидкого їх руйнування і необхідності більш ефективного захисту.

Здатність матеріалів опиратися руйнівного впливу зовнішнього середовища називається корозійну стійкість, а граничний термін служби споруд, протягом якого вони зберігають задані експлуатаційні якості, і є їх довговічність.

Речовини і явища, що сприяють руйнуванню, корозії, називають стимуляторами або факторами, що сприяють корозії. Речовини і явища, що утрудняють і уповільнюють руйнування, корозію, називають пасиваторами або інгібіторами корозії.

Агресивність чи пасивність середовища не мають універсального характеру, т. Е. Вони можуть мінятися ролями: в одних умовах певне середовище агресивна, а в інших - вона ж пасивна. Так, тепле, вологе повітря вельми агресивний по відношенню до сталі, але цементний бетон він упрочняет.

Руйнування будівельних матеріалів носить досить різноманітний характер: хімічний, електрохімічний, фізичний, фізико-хімічний. Детально це буде розглянуто нижче стосовно до основних будівельних матеріалів: металу, бетону, дереву. Класифікація агресивності середовищ і їх впливів наведена в СНиП 11.28-76. Агресивні середовища діляться на газові, рідкі та тверді. Нижче дається їх коротка характеристика.

Газові середовища - це передусім такі сполуки, як сірковуглець (CS2), вуглекислий газ (СО2), сірчистий газ (SO2) та ін. Їх агресивність визначають три головні чинники, або показника: вид і концентрація газів, розчинність газів у воді, вологість і температура газів.

Рідкі середовища - це розчини кислот, лугів, солей, а також масла, нафта, розчинники та ін. Агресивність таких середовищ визначається трьома показниками: концентрацією агресивних агентів, їх температурою, швидкістю руху або величиною напору у поверхні конструкції. Корозійні процеси більш інтенсивно протікають в рідкій агресивному середовищі.

Тверді середовища - це пил, грунти і т. П. Їх агресивність оцінюється чотирма показниками: дисперсностью, розчинність в воді, гігроскопічністю і вологістю навколишнього середовища. Волога в твердих середовищах грає особливо активну роль.

На рис. 1,6 показані зовнішні та внутрішні впливи на будівлі та споруди. Всі вони враховуються в нормах і при розробці проектів, проте країна наша така велика, настільки різноманітні кліматичні, гідрогеологічні умови будівництва, а також і внутрішні впливи, викликані відбуваються в спорудах процесами, що не завжди вдається знайти оптимальні рішення, що враховують всі впливи, щодо довговічності , економічності та інших показників. Тому важливим завданням персоналу експлуатаційної служби є облік специфічних впливів на споруди, що сприяє забезпеченню заданої їх довговічності. Розглянемо основні фактори, що впливають на споруди.

Вплив повітряного середовища. В атмосфері містяться пил і гази, що сприяють руйнуванню будівель. Забруднене повітря, особливо в поєднанні з вологою, викликає передчасний знос, корозію або забруднення, розтріскування і руйнування будівельних конструкцій. Разом з тим у чистій і сухій атмосфері камені, бетони і навіть метали можуть зберігатися сотні і тисячі років. Це означає, що повітряне середовище, в якій знаходяться такі матеріали, слабко агресивна або зовсім не агресивна.

Основним забруднювачем повітря є продукти згоряння різних палив; тому в містах і промислових центрах метали корродируют в два-чотири рази швидше, ніж у сільській місцевості, де спалюється значно менше вугілля і нафтопродуктів.

Забрудненість повітря газами і твердими частинками в зимовий час шліть і залежить від виду палива. Найбільше забруднює атмосферу пиловидне паливо, бо при його спалюванні разом з димом несеться багато золи і пилу, найменше - природні гази.

Основними продуктами згоряння більшості видів палива є вуглекислий (СО2) і сірчистий (SO2) гази. При розчиненні вуглекислого газу у воді утворюється вуглекислота - кінцевий продукт згоряння багатьох видів палива; вона руйнівно діє на бетон та інші матеріали. При розчиненні сірчистого газу у воді утворюється сірчана кислота, також руйнує бетон.

Крім вуглекислоти і сірчаної кислоти, в димах накопичуються й інші (понад ста) шкідливі сполуки: азотна і фосфорна кислоти, смолисті й інші речовини, незгорілі частинки, які, потрапляючи на конструкції, забруднюють їх і сприяють руйнуванню.

У приморських районах в атмосфері можуть міститися хлориди, солі сірчаної кислоти та інші шкідливі для будівельних матеріалів речовини. Вологість повітря підвищує його агресивна дія, зокрема на метали.

Вплив грунтової води. Наявна в природі ґрунтова вода може бути: пов'язаної (хімічно, гігроскопічна і осмотично вбраної або плівковою); вільної; парообразной (переміщається по порам з місць з великою пружністю водяної пари в місця з меншою його пружністю).

Ґрунтова вода взаємодіє фізично і хімічно з мінеральними і органічними частинками грунту. Всі її види перебувають у взаємодії один з одним і переходять один в іншій. Вода в грунтах завжди представляє собою розчин з мінливими концентрацією і хімічним складом, що відбивається і на ступеня її агресивності.

Оцінюючи агресивність грунтових вод, слід враховувати змінний її характер: з плином часу біля підземних частин споруд водний режим може змінюватися, у зв'язку з чим агресивність середовища буде підвищуватися або знижуватися.

Атмосферні опади, проникаючи в грунт, перетворюються або в пароподібну, або в гигроскопическую вологу, утримує у вигляді молекул на частинках грунту молекулярними силами, або в плівкову, поверх молекулярної, або в гравітаційну, вільно переміщається в грунті під дією сил тяжіння. Гравітаційна волога може доходити до грунтової води і, зливаючись з нею, підвищувати її рівень.

Ґрунтова вода, в свою чергу, внаслідок капілярного підняття переміщається вгору на значну висоту і обводнять верхні шари грунту. У деяких умовах капілярна і ґрунтова води можуть зливатися і стійко обводнять підземні частини споруд, в результаті чого посилюється корозія конструкцій, знижується міцність підстав.

Зміна мінералогічного складу грунтових вод змінює їх агресивність по відношенню до підземних частин споруд. У районах з великою кількістю опадів (у північних) рівень грунтових вод піднімається і знижується їх карбонатна твердість (в результаті розбавлення опадами); це посилює здатність вод до вилуговування вапна в бетонних конструкціях. У посушливих районах, навпаки, через велику випаровування вологи підвищується концентрація мінеральних солей у воді, що викликає кристаллизационное руйнування бетонних конструкцій.

Випаровування з грунтів вологи та їх зволоження призводять до руху в грунтах повітря (кисню), що також підвищує їх корозійну активність.

Існує багато різновидів агресивності грунтових вод. З них найчастіше виділяють общекіслотную, витравлюють, сульфатну, магнезіальну і вуглекислотну залежно від наявності у воді відповідних домішок та їх концентрації, зазначених у СНиП 11.28-76.

Вплив негативної температури. Деякі конструкції, наприклад цокольні частини, перебувають у зоні змінного зволоження і періодичного заморожування. Негативна температура (якщо вона нижче розрахункової або не прийняті спеціальні заходи для захисту конструкцій від зволоження), що призводить до замерзання вологи в конструкціях і грунтах підстав, руйнівно діє на будівлі.

При замерзанні води в порах матеріалу обсяг її збільшується, що створює внутрішні напруження, які все зростають внаслідок стиснення маси самого матеріалу під впливом охолодження. Тиск льоду в замкнутих порах дуже велике - до 20 Па. Руйнування конструкцій в результаті заморожування відбувається тільки при повному (критичному) влагосодержании, насиченні матеріалу.

Вода починає замерзати у поверхні конструкцій, а тому руйнування їх під впливом негативної температури починається з поверхні, особливо з кутів і ребер. Максимальний обсяг льоду виходить при температурі -22 ° С, коли вся вода перетворюється на лід. Інтенсивність замерзання вологи залежить від обсягу пір. Так, якщо вода у великих порах починає переходити в лід при

0 ° С, то в капілярах вона замерзає тільки при -17 ° С.

Самим стійким до заморожування є матеріал з однорідними і рівномірними порами, найменш устойчівим- з великими порами, з'єднаними тонкими капілярами, так як перерозподіл в них вологи утруднено.

Напруга в конструкціях залежить не тільки від температури охолодження, але і від швидкості замерзання і числа переходів через 0 ° С; воно тим сильніше, чим швидше відбувається заморожування.

Камені і бетони з пористістю до 15% витримують 100-300 циклів заморожування. Зменшення пористості, а отже, і кількості вологи підвищує морозостійкість конструкцій.

Зі сказаного випливає, що при замерзанні руйнуються ті конструкції, які зволожуються. Захистити конструкції від руйнування при негативних температурах - це передусім захистити їх від зволоження.

Промерзання ґрунтів у підставі небезпечно для будівель, побудованих на глинистих і пилуватих грунтах, дрібно- та середньо-зернистих пісках, в яких вода по капілярах і порах піднімається над рівнем грунтових вод і знаходиться в зв'язаному вигляді. Зв'язана вода замерзає не відразу і в міру замерзання переміщається з зон товстих оболонок в зони з оболонками меншої товщини; це пояснюється підсмоктуванням води з нижніх шарів у зону мерзнучого грунту.

Промерзання і випучіваніе грунтів небезпечні тільки для наземних споруд, оскільки вже на глибині приблизно 1,5 м від поверхні немає різниці в коливаннях денний і нічний температур, а на глибині 10-30 м не відчувається зміна зимових і літніх температур.

Вода в грунті основи незалежно від того, чи є вона поверхневою, ґрунтовий або капілярної, завжди створює небезпеку промерзання грунту через підвищення його теплопровідності при зволоженні.

Пошкодження будівель через промерзання і витріщення підстав можуть статися після багатьох років експлуатації, якщо будуть допущені зрізка ґрунту навколо них, зволоження підстав і дію факторів, що сприяють їх промерзання.

Вплив технологічних процесів. Кожна будівля і споруда проектується і будується з урахуванням впливу передбачуваних у ньому процесів; однак через неоднаковою стійкості і довговічності матеріалів конструкцій і різного впливу на них середовища знос їх нерівномірний. В першу чергу руйнуються захисні покриття стін і підлоги, вікна, двері, покрівля, потім стіни, каркас і фундаменти. Стислі елементи і елементи великих перетинів, що працюють при статичних навантаженнях, зношуються повільніше, ніж згинальні і розтягнуті тонкостінні, які працюють при динамічному навантаженні, в умовах високої вологості і високої температури.

Кислотостойкими є породи з великим вмістом кремнію (кварц, граніт, діабаз), нестійкі до кислотам породи, містять вапно (доломіт, вапняк, мармур); останні є щелочестойкими.

Обпалена цегла стійок навіть у среднекіслих та середньо-лужному середовищах. Для нього небезпечні плавикова кислота і розчин їдкого натру, він руйнується також при сольовий корозії.

Сухий бетон морозостійкий, проте пересихання його при температурі вище 60-80 ° С призводить до зневоднення, припинення гідратації, усадки, температурних деформацій. Попередньо-напружений залізобетон втрачає свої міцнісні якості вже при температурі вище 80 ° С в результаті зниження напруги в арматурі.

Мінеральні масла хімічно неактивні по відношенню до бетонів, але в той же час негативно на них впливають, так як їх поверхневий натяг в два-три рази менше, ніж у води, а тому вони мають більшу смачивающей здатністю і більшою силою капілярного підняття: масло, потрапило на бетон, глибоко проникає в нього, расклінівая частинки, ізолюючи зерна цементу від вологи і припиняючи тим самим їх подальшу гідратацію. Відносне зниження міцності бетону під дією пролитого масла тим значніше, чим вище водо-цементне відношення (В / Ц): зі збільшенням пористості бетону зростає його насиченість розчинами, в тому числі і маслами.

Знос конструкцій під дією стирання - абразивний знос підлог, стін, кутів колон, сходів і інших конструкцій-буває дуже інтенсивним і тому сильно впливає на їх довговічність. Він відбувається під дією як природних сил (вітрів, піщаних бур), так і внаслідок технологічних і функціональних процесів, наприклад через інтенсивне переміщення великих людських потоків в будівлях громадського призначення.

Стан виробничих споруд з агресивними середовищами багато в чому залежить від культури самого виробництва, т. Е. Від того, як герметизовані технологічні лінії, запобігти чи агресивні виділення в приміщення, посилена Чи вентиляція, як швидко змиваються промислові стоки. Для підтримки таких споруд у справному стані важлива також культура їх технічної експлуатації: чим вище агресивність середовища в спорудженні, тим частіше повинні проводитися обстеження і можливо швидше відновлюватися конструкції, що почали руйнуватися.

2.2 Фізичний знос і моральне старіння

Знос, або старіння, - це втрата спорудами ще елементами початкових експлуатаційних якостей. Такий процес неминучий, і завдання полягає в недопущенні прискореного, передчасного зносу, у своєчасній заміні, посиленні конструкцій та обладнання з малими термінами служби. Розрізняють фізичний знос і моральне старіння.

Фізичний знос - це втрата конструктивними елементами початкових фізико-технічних властивостей. Моральне старіння буває двох форм: зниження вартості споруди, обумовлене науково-технічним прогресом і здешевленням будівництва з плином часу, при будівництві нових будівель;

втрата спорудою технологічного відповідності його призначенням, відновлення якого пов'язане з додатковими витратами.

Фізичний знос конструкцій споруди визначається за Методикою визначення фізичного зносу цивільних будинків, виданій МЖКГ РРФСР в 1970 р Суть її полягає в наступному:

знос конструкцій (%) визначається за спеціально розробленими таблицями зовнішніх ознак зносу; таких таблиць розроблено 54: для різних типів фундаментів, стін, перекриттів та інших конструкцій;

знос споруди (%) визначається як сума добутків зносу окремих конструктивних елементів на, їх питому вартість, поділена на 100. Для цього розроблено Збірник укрупнених показників відновної вартості житлових і громадських будівель (Держбуд СРСР, 1970). У ньому наведено частка вартості конструктивних елементів у різних типах зданій.j

Таким чином, фізичний знос Q визначається за формулою

Q = Eft * e / gi, (1)

де gi- знос окремого елемента споруди,%; е; - частка вартості цього елемента по відношенню до вартості всього будинку,%.

При визначенні зносу будівлі його ділять зазвичай на дев'ять елементів. У табл. 3.1 наведено приклад визначення фізичного зносу будівлі по дев'яти його конструктивним елементам. Знос будівлі в цьому прикладі складе Q = 2175/100 ~ ~ 22%. Максимальний знос експлуатованих споруд не повинен перевищувати 70-80%.

У деяких роботах помилково стверджується, що фізичний знос, досягнувши 35-40%, припиняється у часі - криві на графіках наближаються до горизонтальної лінії і довговічність будівель стає ніби нескінченною без капітальних ремонтів. Насправді ж це не так. Знос з часом зростає, особливо різко після досягнення будівлею приблизно 0,8 розрахункового терміну служби. Так, витрати на ремонт при зносі 65% в 30 разів більше, ніж при зносі 10%. У середньому віці будівель їх знос складає близько 0,35% на рік, а в кінцевому періоді - в три рази більше.

Необхідно відзначити, що на фізичний знос будівель впливають дуже багато факторів. Навіть будівлі, побудовані однієї і тієї ж організацією по одному і тому ж проекту, в один і той же час, залежно від рівня експлуатації за величиною зносу відрізняються в три рази. Цікаві в цьому відношенні дані викладені в роботі [11]: у ній наведено коефіцієнти зносу будівель в залежності від різних факторів. Так, знос будинків з поганою інсоляцією в 2,2 рази більше, ніж з хорошою; багатоповерхові будівлі швидше зношуються, ніж малоповерхові, і т. п. Тому фактори, що впливають на інтенсивність фізичного зносу, повинні можливо повніше враховуватися проектувальниками, будівельниками, експлуатаційниками з метою забезпечення нормативного терміну служби будинків при менших витратах на капітальний ремонт. При поєднанні позитивних чинників можна досягти зниження зносу і продовження терміну служби будівель; проте прогнозувати інтенсивність зносу на тривалий період можна тільки вельми наближене, оскільки важко заздалегідь передбачити фактичне поєднання зазначених вище факторів і їх вплив на знос конкретного будинку. Величину зниження зносу при капітальному ремонті можна обчислити шляхом повторної оцінки технічного стану за Методикою, зазначеної вище; вона зазвичай навіть при відмінному ремонті не перевищує 50-70%.

Моральне старіння першої форми - знецінення раніше побудованих будівель - має невелике практичне значення. Моральне старіння другий форми - технологічне старіння - вимагає додаткових капітальних вкладенні на його ліквідацію, на модернізацію споруд стосовно сучасної технології усуненням цього виду старіння доводиться весь час зустрічатися на практиці. Однак визначення морального старіння другий форми більш складно, і тому немає ще офіційної методики його розрахунку. Можна скористатися ленінградським методом спільного обліку фізичного зносу та морального старіння при складанні перспективних планів ремонту і модернізації будівель і споруд [16 і 17].

Особливо інтенсивний моральний знос виробничих будівель у зв'язку з науково-технічною революцією і швидким оновленням технології виробництва. Так, повна зміна технології в машинобудуванні відбувається через п'ять років, в радіоелектроніці протягом одного року, що вимагає переобладнання і модернізації будівель.

Моральний знос відбувається стрибкоподібно принаймні зміни вимог до технології або до житла. Так, якщо раніше. вимоги до житла не змінювалися століттями, то тепер вони зберігаються не більше десяти років. Наприклад, ще зовсім недавно газифікація вважалася позитивним елементом благоустрою, а сьогодні робиться наголос на заміну газу електрикою, газових колонок- гарячим водопостачанням і т. П.

Усунення морального зносу другої форми під час капітального ремонту з переобладнанням і модернізацією і є грошове його вираз. Таким чином, на відміну від морального зносу першої форми, не пов'язаного з додатковими витратами, моральний знос другої форми поглинає майже третину вартості капітального ремонту, а іноді й більше. В даний час 75% капітальних вкладень витрачається на модернізацію промислових підприємств, так як це все ж таки більш швидкий і економічний шлях отримання продукції, ніж при новому будівництві.

Величину морального зносу другої форми М2оценівают шляхом порівняння відновлювальної (балансової) вартості старої будівлі і нового, побудованого у відповідності з сучасними вимогами:

Ma = (Ci- C1) / Ci-№, (2)

де С1і С2-відновна вартість старого і вартість нового будівель, руб.

Допустима величина морального зносу існуючої будівлі не повинна перевищувати витрат на нове будівництво будівлі, рівного за площею, але відповідального вимогам нової технології та благоустрою.

Граничний знос конструкції без ремонту може бути визначений за виразом:

gecT = а * Тест. (3)

де а - щорічний знос,%; Тест - термін експлуатації до граничного зносу без ремонту, роки.

Рис. 2. Зміна витрат (а) і вартості будівлі з плином часу (6)

Рис. 3. Види зносу і його відшкодування шляхом проведення періодичних ремонтів (а), види зносу і оптимальна довговічність будинків (б)

Для практичних цілей важливо розрахувати міжремонтний період, щоб обгрунтовано проводити профілактичні ремонти. Міжремонтний період можна визначити за формулою

де Гд- термін експлуатації до граничного зносу при ремонтах, роки; gпр- граничний (допустимий) знос,%; gp- частка знижує знос за рахунок ремонту,%; Тфіз- фізична довговічність конструкції, встановлена ??дослідним шляхом, роки.

Однак не всі з вхідних в (Рис. 4) величини можна визначити, а тому не можна ще розрахувати періодичність профілактичних ремонтів.

Залежність між зносом і дійсною вартістю споруд показана на рис. 2.

Мета технічної експлуатації полягає в «гальмуванні» зносу будівель. На рис. 3 показано, як капітальний ремонт, т. Е. Посилення і заміна конструкцій та інженерного обладнання, дозволяє знизити знос і завдяки цьому продовжити термін служби будинків. Фізичний знос можна зменшити шляхом капітального ремонту, а моральний - тільки модернізацією.

2.3 Класифікація пошкоджень будівель і її практичне використання

При експлуатації споруд першорядне значення відводиться забезпечення безвідмовної роботи всіх конструкцій і систем протягом не менше нормативного терміну служби, а також правильної та своєчасної оцінці їх технічного стану, виявлення дефектів і почала ушкодження. Це необхідно для збереження споруд при мінімальній витраті сил, засобів і планомірної роботи експлуатаційно-ремонтних підрозділів.

Можливі пошкодження класифікуються за такими основними ознаками (рис. 4):

причин, їх викликають;

механізму корозійного процесу руйнування конструкцій;

значущості наслідків руйнування і трудомісткості відновлення будівель.

Причинами, що викликають пошкодження будівель, є:

вплив зовнішніх природних і штучних чинників;

вплив внутрішніх факторів, обумовлених технологічним процесом;

прояв дефектів, допущених при вишукуваннях, проектуванні та зведенні будівель;

Недоліки та порушення правил експлуатації будівель, споруд та санітарно-технічного обладнання.

По механізму корозійного процесу розрізняють наступні основні види корозії: хімічну, електрохімічну, фізико-хімічну і фізичну.

Хімічна корозія матеріалу конструкцій супроводжується незворотними змінами в структурі речовини під дією сухий агресивного середовища.

Якщо агресивне середовище є електролітом, то незворотні зміни в структурі матеріалу відбуваються в результаті виникнення електричного струму на кордоні «метал - агресивна середовище» і починається електрохімічна корозія.

Якщо фізичне руйнування конструкції супроводжується зміною і структури матеріалу, наприклад вилуговуванням, кристалізаційним руйнуванням, то така корозія називається фізико-хімічної.

Найчастіше будівлі, їх конструктивні елементи та обладнання передчасно виходять з ладу в результаті впливу не одного, а сумарного впливу багатьох чинників; це насамперед зволоження та змінні температури, а також механічне, хімічне, біологічне та інші впливи. При цьому помітний вплив одного будь-якого фактора зазвичай сприяє різкого посилення впливу на конструкції інших факторів.

За ступенем руйнування або значимості наслідків можна виділити три категорії пошкоджень:

I - ушкодження аварійного характеру, викликані дефектами

проектування, будівництва, стихійними явищами,

а також порушенням правил експлуатації будівель і споруд;

відновлення всього будинку або його частини в цьому випадку

проводиться шляхом заміни всіх або деяких конструкцій

за спеціально розробленими проектами;

II - ушкодження основних елементів, але не аварійного характеру,

усуваються при капітальному ремонті;

III - пошкодження другорядних елементів (відпадання

штукатурки і т. п.), усуваються при поточному ремонті.

Користуючись наведеною методикою класифікації та оцінки пошкоджень, необхідно в кожному конкретному випадку правильно визначити небезпека пошкодження і терміновість вжиття заходів щодо його усунення, щоб не упустити аварійну ситуацію і не направляти всі сили і засоби експлуатаційної служби при появі щонайменшого ушкодження.

Знос споруд пришвидшується і руйнування збільшуються, якщо вони викликані дефектами, допущеними у проекті, при зведенні або експлуатації споруд.

Рис 4. Причини, що викликають ушкодження.

Список літератури

Бойко М. Д.

Технічне обслуговування та ремонт будівель і споруд. Навчальний посібник для вузів. Л .: Стройиздат, Ленингр. отд-ня, 1986.-256 с.

© 8ref.com - українські реферати