Министерство образования и науки Российской Федерации

Южно-Уральский Государственный Университет

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра градостроительства

РЕФЕРАТ

по курсу: «введение в специальность» для специальности 290503

«комплексная реконструкция и эксплуатация зданий и
сооружений»

                                                                     
                           Выполнил: студент

                                                                                     
                            группы АС-107

                                                                                      
                      Курдин И.В.

                                                                                           Проверил:
зав. Кафедры

                                                                                 
                                         «Градостроительства»

                                                                                                              Кузьмин
Е.Ф.

Челябинск

2004 г.

СОДЕРЖАНИЕ

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

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

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

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

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

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

1. ВВЕДЕНИЕ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Затем все управление эксплуатацией зданий свели в объ­единенные
диспетчерские пункты (ОДП), в объединенную дис­петчерскую службу (ОДС) в масштабе
микрорайона или комплексную диспетчерскую службу (КДС) микрорайона в за­висимости от
количества аппаратуры, установленной в этих пунктах. Уже внедрены типовые объекты
диспетчеризации жи­лых массивов, позволяющие получать информацию о работе лифтов,
температуре и давлении в системах горячего и холод­ного водоснабжения,
отопления, пожаротушения, о напряжении на электрических вводах, об освещении
подъездов, тревож­ные сигналы о вскрытии подвалов и других необитаемых по­мещений. В подъездах
установлена также громкоговорящая связь с диспетчером для срочного вызова
специалистов для устранения неисправностей, в том числе и  на строительных конструкциях,
например о протечках кровли и др. На ОДС имеется и телефонная связь.

Во многих городах созданы жилищно-эксплуатационные тресты
эксплуатационно-ремонтные управления, осуществляю­щие плановый ремонт зданий. В их
состав входит диспетчер­ская служба с оперативными бригадами для устранения ава­рийных ситуаций.
Однако большая часть существующей за­стройки — многие жилые, все служебные и производственные здания —
эксплуатируются самостоятельными бригадами; это многомиллионная армия специалистов, обеспечивающая ис­правное техническое состояние зданий и сооружений.

Техническое обслуживание и особенно ремонт
здании, хотя и относятся к широкой отрасли строительства, обладают спе­цифическими чертами.
Особенно сложен комплексный капи­тальный ремонт, отличающийся прежде всего
технологией ра­бот- новое строительство начинается с нулевого цикла и обычно ведется снизу
вверх путем монтажа готовых конструк­ций, а ремонтные работы производятся в
стесненных условиях существующей застройки, когда трудно разместить подсобные предприятия, краны,
склады материалов. Стремление полнее использовать при ремонте старые материалы и
конструкции, сопряжено с трудоемкой оценкой их технического состояния, ибо в разных частях износ
их различен. Планировать такой ре­монт весьма сложно, так как неизвестны итоги
разборки со­оружения, полезный выход материалов и пр.

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

Решению столь обширного и сложного комплекса
вопросов призвана
способствовать теория эксплуатации зда­ний. Именно она научно
обосновывает необходимость и сроки эксплуатационных мероприятий, так как
базируется на:

знании   значений  параметров   эксплуатационных  качеств (ПЭК), которые
требуется поддерживать на заданном уровне; установлении закономерностей воздействия
внешних и вну­тренних факторов, выявлении характерных дефектов, повреж­дений и назначении
способов их устранения;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

раздел
третий — рассмотрение примеров восстановле­ния
эксплуатационных качеств трех основных типов зданий и сооружений: гражданских,
производственных и специальных заглубленных
с целью накопления знаний и привития навыков решения практических задач их
технического обслуживания и ремонта.

В книге небольшого объема невозможно описать
все много­образие
эксплуатируемых зданий и сооружений, раскрыть все особенности
воздействующих на них факторов, все поврежде­ния и способы восстановления
эксплуатационных качеств. По­этому, разумеется, в каждом разделе изложены основы, наибо­лее
важные сведения, овладев которыми можно практически решать задачи
эксплуатации зданий, пользуясь (при необхо­димости) также литературой, приведенной в
конце книги.

2. ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И ИЗНОС ЗДАНИЙ

2.1 Причины и механизм износа

  Под долговечностью понимается способность зданий и их элементов сохранять во времени заданные качества в
опреде­ленных условиях при
установленном режиме эксплуатации без разрушения
и деформаций.

   Долговечность характеризуется временем, в течение кото­рого в сооружениях, с перерывами на ремонт,
сохраняются экс­плуатационные качества
на заданном в проекте (нормами) уровне;
она определяется сроком службы не сменяемых при капитальном ремонте конструкций:
фундаментов, стен, железо­бетонных перекрытий, колонн — кровля, полы,
оконные переплеты, инженерное оборудование зданий — обычно имеют меньшие сроки службы и поэтому они, во-пер­вых, периодически
защищаются покрытиями и, во-вторых, по мере
износа заменяются или восстанавливаются.

Различают физическую и моральную, или технологическую, долговечность.

Физическая долговечность зависит от
физико-технических характеристик конструкций: прочности, тепло- и звукоизоля­ции, герметичности и
других параметров.

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

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

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

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

В период эксплуатации сооружения подвергаются многочис­ленным природным и
технологическим воздействиям, учиты­ваемым в проекте при выборе материалов,
конструкций и т. п.; однако на практике сочетание характеристик строительных ма­териалов и конструкций
может отличаться от установленных ГОСТом и вследсвие суммарного воздействия
многочисленных факторов может происходить ускоренный износ сооружений. Он весьма
разнообразен и сложен; на предупреждение уско­ренного износа расходуются
значительные материальные сред­ства, ограничиваемые экономическими соображениями; рациональное эксплуатационное содержание
сооружений — задача во многом индивидуальная,
решение которой требует специ­альной подготовки. I Рассмотрим причины и механизм износа конструкций и сооружений подробнее.!

В износе конструкций и оборудования можно выделить три участка:

участок I — период приработки,
деформаций, по­вышенного износа; этот период
краток, и на него распространяется гарантия, выданная строителями сроком на два
года; в данный период производиться последовательный ремонт;

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

участок II — период нормальной
эксплуатации, медленного износа, во время
которого накапливаются необра­тимые
деформации, приводящие к структурным изменениям материала, медленному его разрушению;

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

В работе конструкций из бетона различают период упрочения — набора прочности, главным образом вслед­ствие дальнейшей гидратации цемента, и период разру­шения,
снижения прочности из-за разрушения скелета мате­риала. Для строительных конструкций, в частности бетонных, характерен хрупкий вид разрушения без заметных
остаточных деформаций; при этом на
величину разрывного усилия оказы­вает
существенное влияние время, в течение которого действует усилие, происходит
«подготовка» разрушения, «накапливаются» микротрещины.

, При эксплуатации сооружений различают силовое воздей­ствие нагрузок,
вызывающее объемное напряженное состояние, и агрессивное воздействие окружающей среды, в результате чего
сооружения изнашиваются и выходят из строя.

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

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

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

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

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

 Разрушение строительных материалов носит весьма разно­образный характер:
химический, электрохимический, физиче­ский, физико-химический. Детально это будет рассмотрено ниже применительно к основным строительным
материалам: металлу, бетону, дереву.
Классификация агрессивности сред и их воздействий приведена в СНиП
11.28—76. Агрессивные среды делятся на
газовые, жидкие и твердые. Ниже дается их краткая характеристика.

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

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

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

На
рис. 1,6 показаны внешние и внутренние воздействия на здания и сооружения. Все они учитываются в нормах и при разработке проектов, однако страна наша так велика,
столь разнообразны климатические,
гидрогеологические условия строительства,
а также и внутренние воздействия, вызванные происходящими в сооружениях процессами, что не всегда уда­ется найти
оптимальные решения, учитывающие все воздейст­вия, относительно
долговечности, экономичности и других по­казателей.
Поэтому важной задачей персонала эксплуатацион­ной службы является учет специфических воздействий на сооружения, что способствует обеспечению заданной
их долго­вечности. Рассмотрим основные
факторы, воздействующие на сооружения.

Воздействие воздушной среды. В атмосфере содержатся пыль и газы,
способствующие разрушению зданий. Загрязнен­ный воздух, особенно в сочетании с влагой,
вызывает прежде­временный износ, коррозию или загрязнение, растрескивание и разрушение строительных
конструкций. Вместе с тем в чистой и сухой атмосфере камни, бетоны и даже металлы
могут со­храняться
сотни и тысячи лет. Это значит, что воздушная среда, в которой находятся такие
материалы, слабо агрессивна или совсем не агрессивна.

Основным загрязнителем воздуха являются
продукты сгора­ния различных топлив; поэтому в городах и промышленных центрах металлы
корродируют в два-четыре раза быстрее, чем в сельской местности, где сжигается
значительно меньше угля и
нефтепродуктов.

Загрязненность воздуха газами и твердыми
частицами в зим­нее время шлите и зависит от вида топлива. Больше всего за­грязняет атмосферу
пылевидное топливо, ибо при его сжигании вместе с дымом уносится много золы и пыли, меньше всего — природные газы.

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

Кроме углекислоты и серной кислоты, в дымах
накаплива­ются
и другие (свыше ста) вредные соединения: азотная и фосфорная кислоты,
смолистые и иные вещества, несгоревшие частицы, которые, попадая на конструкции,
загрязняют их и способствуют разрушению.

В приморских районах в атмосфере могут
содержаться хло­риды, соли серной кислоты и другие вредные для строительных материалов вещества.
Влажность воздуха повышает его агрес­сивное воздействие, в частности на металлы.

Воздействие грунтовой воды. Имеющаяся в
природе грун­товая вода может быть: связанной (химически, гигроскопиче­ски и осмотически впитанной или
пленочной); свободной; паро­образной (перемещающейся по порам из мест с большой упру­гостью
водяного пара в места с меньшей его упругостью).

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

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

Атмосферные осадки, проникая в грунт, превращаются либо в парообразную, либо в
гигроскопическую влагу, удерживаю­щуюся в виде молекул на частицах грунта
молекулярными си­лами, либо в пленочную, поверх молекулярной, либо в грави­тационную, свободно
перемещающуюся в грунте под действием сил тяжести. Гравитационная влага может
доходить до грун­товой воды и, сливаясь с ней, повышать ее уровень.

Грунтовая вода, в свою очередь, вследствие капиллярного поднятия перемещается
вверх на значительную высоту и об­водняет верхние слои грунта. В некоторых
условиях капилляр­ная и грунтовая воды могут сливаться и устойчиво обводнять подземные части
сооружений, в результате чего усиливается коррозия конструкций, снижается прочность
оснований.

Изменение минералогического состава грунтовых вод меняет их агрессивность по
отношению к подземным частям сооружений. В районах с большим количеством осадков
(в северных) уровень грунтовых вод поднимается и снижается их карбонат­ная жесткость
(в результате разбавления осадками); это уси­ливает способность вод к выщелачиванию
извести в бетонных конструкциях. В засушливых районах, наоборот, из-за боль­шого испарения влаги
повышается концентрация минеральных солей в воде, что вызывает кристаллизационное
разрушение бетонных конструкций.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Минеральные масла химически неактивны по
отношению к
бетонам, но в то же время отрицательно на них воздейст­вуют, так как их
поверхностное натяжение в два-три раза меньше, чем у воды, а поэтому они обладают
большей смачи­вающей способностью и большей силой капиллярного поднятия: масло, попавшее на
бетон, глубоко проникает в него, раскли­нивая частицы, изолируя зерна цемента от
влаги и прекращая тем самым их дальнейшую гидратацию. Относительное сниже­ние прочности бетона под действием
пролитого масла тем зна­чительнее, чем выше водоцементное отношение (В/Ц): с
уве­личением пористости бетона возрастает
его насыщенность рас­творами, в том
числе и маслами.

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

   Состояние производственных сооружений с агрессивными средами во многом зависит от культуры самого
производства, т. е. от того, как
герметизированы технологические линии, предотвращены
ли агрессивные выделения в помещения, усилена
ли вентиляция, как быстро смываются промышленные стоки. Для поддержания таких сооружений в исправном со­стоянии важна также культура их технической
эксплуата­ции: чем выше агрессивность
среды в сооружении, тем чаще должны
проводиться обследования и возможно быстрее восста­навливаться конструкции, начавшие разрушаться.

2.2 Физический износ и моральное старение

 Износ, или старение,—
это потеря сооружениями ещё элементами
первоначальных эксплуатационных качеств. Такой процесс неизбежен, и задача состоит в недопущении ускорен­ного, преждевременного износа, в своевременной
замене, уси­лении конструкций и
оборудования с малыми сроками службы. Различают физический износ и моральное
старение.

 Физический износ — это потеря   конструктивными  элемен­тами первоначальных физико-технических свойств. Моральное
старение бывает двух форм: снижение
стоимости сооружения, обусловленное научно-техническим прогрессом и удешевлением строительства с те­чением времени, при строительстве новых зданий;

потеря сооружением технологического соответствия его на­значению,
восстановление которого связано с дополнительными затратами.

Физический износ конструкций сооружения
определяется по Методике определения физического износа гражданских зда­ний, изданной МЖКХ РСФСР в 1970 г.
Сущность ее состоит в следующем:

износ
конструкций (%) определяется по специально разра­ботанным таблицам внешних признаков износа; таких таблиц разработано
54: для разных типов фундаментов, стен, перекры­тий и других конструкций;

износ сооружения (%) определяется как сумма произведе­ний износа отдельных конструктивных элементов на,
их удель­ную стоимость, деленная на 100. Для этого разработан Сбор­ник укрупненных показателей восстановительной
стоимости жи­лых и общественных зданий (Госстрой СССР, 1970). В нем приведена доля стоимости конструктивных элементов в
раз­личных типах зданий.j

Таким
образом, физический износ Q определяется по фор­муле

Q = E_ft*e / g_i,                                   (1)

где g_i — износ отдельного элемента сооружения, %;
е;— доля стоимости этого элемента по
отношению к стоимости всего здания, %.

При определении износа здания его делят обычно на де­вять элементов. В табл. 3.1 приведен
пример определения фи­зического износа
здания по девяти его конструктивным элемен­там. Износ здания в этом
примере составит Q = 2175/100~ ~22 %. Максимальный износ
эксплуатируемых сооружений не должен превышать 70—80 %.

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

Необходимо отметить, что на физический износ
зданий ока­зывают влияние очень многие факторы. Даже здания, построен­ные одной и той же
организацией по одному и тому же про­екту, в одно и то же время, в зависимости
от уровня эксплуатации по величине износа отличаются в три раза. Интересные в этом отношении данные изложены в работе
[11]: в ней приве­дены коэффициенты износа
зданий в зависимости от различных факторов. Так, износ зданий с плохой
инсоляцией в 2,2 раза больше, чем с хорошей;
многоэтажные здания быстрее изнаши­ваются,
чем малоэтажные, и т. п. Поэтому факторы, влияю­щие на интенсивность физического износа, должны возможно полнее учитываться проектировщиками, строителями,
эксплуатационниками с целью
обеспечения нормативного срока службы
зданий при меньших затратах на капитальный ремонт. При сочетании положительных факторов можно
достигнуть снижения износа и
продления срока службы зданий; однако прогнозировать
интенсивность износа на длительный период можно только весьма приближено, так
как трудно заранее предугадать
фактическое сочетание отмеченных выше факто­ров и их влияние на износ конкретного здания. Величину сни­жения износа при капитальном ремонте можно
вычислить пу­тем повторной оценки
технического состояния по Методике, указанной выше; она обычно даже при
отличном ремонте не превышает 50—70 %.

 Моральное старение первой формы — обесценение
ранее построенных зданий —
имеет небольшое практиче­ское значение. Моральное старение второй формы —
техно­логическое старение — требует дополнительных капи­тальных вложении на его ликвидацию, на модернизацию
соору­жений применительно к
современной технологии устранением
этого вида старения приходится все время встречаться на практике. Однако определение морального старения
второй формы более сложно, и поэтому нет еще официальной мето­дики его расчета. Можно воспользоваться
ленинградским мето­дом совместного учета физического износа и морального старе­ния при составлении перспективных планов ремонта и
модер­низации зданий и сооружений [16 и 17].

Особенно интенсивен моральный износ
производственных зданий в связи с научно-технической революцией и быстрым обновлением технологии
производства. Так, полная смена тех­нологии в машиностроении происходит через
пять лет, в радио­электронике в течение одного года, что требует переоборудо­вания и модернизации
зданий.

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

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

Величину морального износа второй формы М₂ оценивают
путем
сравнения восстановительной (балансовой) стоимости старого здания и
нового, построенного в соответствии с совре­менными требованиями:

M_a = (C_i — C₁)/C_i-№,                                     (2)

где С₁
и С₂ — восстановительная стоимость старого и стои­мость нового зданий, руб.

Допустимая величина морального износа
существующего здания не должна превышать затрат на новое строительство здания, равного по
площади, но отвечающего требованиям но­вой технологии и благоустройства.

Предельный износ конструкции без ремонта может быть оп­ределен по выражению:

g_ecT = 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. Виды износа и его возмещение путем проведения пе­риодических ремонтов (а), виды износа и оптимальная долговеч­ность зданий (б)

     Для практических
целей важно рассчитать межремонтный период, чтобы обоснованно проводить
профилактические ре­монты. Межремонтный период можно определить по формуле

где Г_д
— срок эксплуатации до предельного износа при ремон­тах, годы; g_пр — предельный (допустимый) износ, %; g_p — доля снижаемого износа за счет ремонта,
%; Т_физ — физическая долговечность
конструкции, установленная опытным путем, годы.

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

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

Цель технической эксплуатации состоит в
«торможении» износа зданий.
На рис. 3 показано, как капитальный ремонт, т.
е. усиление и замена конструкций и инженерного оборудо­вания, позволяет снизить износ и благодаря этому
продлить срок службы зданий. Физический
износ можно уменьшить пу­тем капитального ремонта, а моральный — только
модерниза­цией.

2.3 Классификация повреждений зданий и ее практическое использование

При эксплуатации сооружений первостепенное
значение от­водится обеспечению безотказной работы всех конструкций и систем в течение не
менее нормативного срока службы, а также правильной и своевременной оценке их
технического состояния, выявлению дефектов и начала повреждения. Это необходимо для сохранности
сооружений при минимальном расходе сил, средств и планомерной работы
эксплуатационно-ремонтных подразделений.

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

причинам,
их вызывающим;

механизму коррозионного процесса разрушения конструк­ций;

значимости последствий разрушения и
трудоемкости восста­новления зданий.

 Причинами, вызывающими повреждения зданий, являются:

воздействие
внешних природных и искусственных факторов;

влияние внутренних факторов, обусловленных технологиче­ским процессом;

проявление дефектов, допущенных при изысканиях, проекти­ровании и возведении
зданий;

Недостатки и нарушение правил эксплуатации
зданий, соору­жений и санитарно-технического оборудования.

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

Химическая коррозия материала конструкций
сопровожда­ется необратимыми изменениями в структуре вещества под действием сухой
агрессивной среды.

Если агрессивная среда является электролитом, то необрати­мые
изменения в структуре материала происходят в результате возникновения электрического тока на
границе «металл — аг­рессивная среда» и
начинается электрохимическая коррозия.

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

Чаще всего здания, их конструктивные элементы
и обору­дование
преждевременно выходят из строя в результате воздей­ствия не одного, а
суммарного воздействия многих факторов; это прежде всего увлажнение и переменные
температуры, а также механическое, химическое, биологическое и другие воз­действия. При этом
заметное влияние одного какого-либо фак­тора обычно способствует резкому усилению
воздействия на конструкции иных факторов.

По степени разрушения или значимости
последствий можно выделить три
категории повреждений:

I — повреждения аварийного характера, вызванные
дефек­тами

  проектирования, строительства, стихийными  явлениями,

а также
нарушением правил эксплуатации зданий и сооружений;

восстановление всего
здания или его части в этом случае

производится
путем замены всех или некоторых конструкций

по
специально разработанным проектам;

II — повреждения основных элементов, но
не аварийного ха­рактера,

устраняемые при
капитальном ремонте;

III  — повреждения   второстепенных  
элементов   (отпадение

штукатурки и т. п.),
устраняемые при текущем ремонте.

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

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

Рис 4.  Причины, вызывающие
повреждения.

Список
литературы

Бойко М. Д.

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