Защита зданий от износа

Содержание.

Введение…………………………………………………………………………3

1. Причины и механизм износа………………………………………….....5
2. Физический износ и моральное старение……………………………..10
3. Классификация повреждений зданий………………………………….12
4. Методы защиты зданий от преждевременного старения…………….15

Заключение……………………………………………………………………..17

Список использованной литературы………………………………………….18

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. 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.

 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.

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.[4]

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;[4]

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.[4]

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.

На рис. 1, б, 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.[4]

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.[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.

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. 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.[2]

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

Рис. 3. Виды износа и его возмещение путем проведения периодических ремонтов (а), виды износа и оптимальная долговечность зданий (б).

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]

Классификация повреждений  зданий.

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.[1]

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.[1]

Рис 4.  Причины, вызывающие повреждения.

Защита зданий от преждевременного износа.

Для реального увеличения сроков эксплуатации зданий и сооружений существует только один путь – это гидроизоляция  всей конструкции и ее отдельных  швов. Только гидроизоляция может  защитить здание от преждевременного износа конструкций и продлить срок его «жизни». Строители защищают от воды фасады, фундаменты, перекрытия, а при наличии специальных  гидроизоляционных материалов, бетон, в местах его постоянного контакта с влагой. Особенно актуальна гидроизоляция  бетона морских причалов и пирсов, зданий гидроэлектростанций и гидросооружений.

Если герметизация швов блочных  и панельных зданий проведена  не качественно, то стены помещений  не защищают людей и находящееся  там оборудование или мебель от протекания воды вовнутрь, по комнатам гуляют сквозняки, появляется неприятный запах сырости, поверхности покрываются опасным  для здоровья грибком. Часто бывает так, что зимой стены промерзают. Владельцы помещений и квартир  в зданиях без гидроизоляции  швов платят за отопление намного  больше, а сохранить у себя дома тепло не могут.

Все перечисленные последствия  ненадлежащей герметизации швов. Чтобы  раз и навсегда избавиться от этих неприятностей необходимо одно — отремонтировать швы и провести их герметизацию. Если первичная герметизация швов, которую строители проводили во время возведения сооружения, состояла из утеплителя, которым были заполнены полости межпанельных швов, и уложенного поверх него герметика, то вторичная герметизация может быть двух видов. В случае если исполнитель работ уверен, что утеплитель не поврежден, он накладывает новый слой герметика на старый материал и на этом работа завершается. Но если здание эксплуатируется больше двадцати лет, то швы вскрываются, старый утеплитель заменяется новым и швы повторно герметизируются.[3]

Специализированные фирмы, которым  поручается гидроизоляция, материалы  для проведения работ выбирают сами. Для заделки швов используется монтажная  швозаделочная пена и одно или  двухкомпонентные герметики, в состав которых входят акриловые или  полиуретановые смолы. В качестве утеплителя применяют специальные эластичные и долговечные резиноподобные материалы. 
Еще более современным и эффективным методом герметизации швов между панелями здания, является технология «теплый шов». Заключается он в следующем.

Поврежденный стык вскрывается  и очищается от старого утеплителя, герметика, пыли и грязи. Данную работу, как правило, выполняют промышленные альпинисты. Затем мастера осторожно  и тщательно заполняют шов  пенообразным герметикам и на него укладывают утеплитель. После полного  отверждения этих материалов, которое  контролируется вручную, сверху, на полученную поверхность, укладывают герметик.

Работы проводятся на значительной высоте, поэтому проконтролировать  ее качество заказчик не может. Поэтому  здесь приходится полагаться на отзывы тех. у кого данные исполнители уже  выполняли аналогичные работы. Со своей стороны перед выполнением  работ по герметизации швов заказчик обязан позаботиться о свободном  доступе бригады альпинистов  на кровлю здания, для установки  их специального оборудования. А также  об обеспечении возможности их подключения  к источникам электроэнергии. Кроме  того, во время проведения работ  участок земли под местом проведения работ должен быть освобожден от автомобилей  и случайных прохожих.[3]

Заключение.

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.

Список литературы.

1. Комков В.А. Техническая эксплуатация зданий и сооружений: Учеб./ В.А.Комков, С.И. Рощтна, Н.С. Тимахова. – М.: ИНФРА-М, 2008.- 286 с. – (Среднее проф. Образование).
2. Маилян Л.Р. Справочник современного инженера ЖКХ/ 4 изд. – Ростов н/Д: Феникс, 2009. – 380с.
3. Симионов Ю.Ф. Жилищно-коммунальное хозяйство: Справочник/ Ю.Ф. Симионов. – 3 изд. – ростов н/д: ИКЦ «Мар Т», 2010. – 286 с.
4. Федоров В.В. Реконструкция и реставрация зданий, М. ИНФРА-М, 2008.