Износ и разрушение конструкций



Разрушение материала – макроскопическое нарушение его сплошности в результате тех или иных воздействий. Разрушение часто развивается одновременно с упругой или пластической деформацией. Строительные материалы подразделяются на хрупкие и пластичные. Абсолютно хрупких и пластичных материалов нет. Иногда для ускорения таяния льда на бетонных конструкциях (при перерывах в производстве работ) их посыпают поваренной солью, что вызывает так называемую морозно-солевую коррозию: соль впитывает влагу из воздуха, которая проникает в бетон и при замерзании разрывает его. Хлористая соль в материалах и конструкциях обнаруживается по выходу ее на поверхность – по высолам, а поваренная (при повышенной влажности воздуха) – по мокрым пятнам.


Нарушения правил эксплуатации зданий и их последствия

Возможные нарушения правил эксплуатации зданий очень многообразны по характеру и последствиям, но их можно объединить в две группы:
1. Нарушение правил использования и содержания зданий.
2. Несвоевременный и неудовлетворительный ремонт зданий.
Нарушения 1-й группы. Наиболее опасным нарушением правил эксплуатации зданий является неправильное содержание оснований и фундаментов. Подтопление оснований, особенно лессовых грунтов, приводит к большим неравномерным осадкам фундаментов. Оно может быть связано с нарушением планировки территории вблизи зданий, земляными работами, неисправными подземными коммуникациями и т. п. Замачивание грунтов изнутри (при повреждении санитарно-технических систем) или вблизи зданий способствует промерзанию, пучению или снижению несущей способности оснований. Пучение оснований может быть обусловлено и другими нарушениями правил эксплуатации, в частности перерывом в отоплении зданий, раскрытием их в зимнее время для ремонта, отсутствием защиты внутренних фундаментов от промерзания и т. п.
Многочисленные нарушения допускаются при уходе за мягкой кровлей, в частности при очистке ее от снега. К тому же, неудовлетворительными в эксплуатации оказались совмещенные крыши: при уплотнении и увлажнении утеплителя на потолке появляется иней, а на кровле подтаивает снег, образуются наледи.
К повреждениям конструкций часто приводит неправильная регулировка систем центрального отопления и дефекты самих конструкций. Так, например, проникающее на чердак тепло при недостаточном утеплении чердачного перекрытия и перегреве помещений верхнего этажа способствует подтаиванию снега на крыше и образованию вдоль карниза наледей.
Поскольку наледи бывают весьма больших размеров, на крыше собирается много воды, которая проникает на чердак и через перекрытие – в помещения верхнего этажа. При снятии наледей вдоль карниза он зачастую повреждается.
Таким образом, тщательный уход за крышей, правильная вентиляция чердачных помещений, поддержание в них расчетного температурно-влажностного режима являются важными звеньями мероприятий, обеспечивающих оптимальное техническое состояние и эксплуатационные качества зданий.
Нарушения 2-й группы. Наиболее опасно нарушение правил ремонта оснований и фундаментов, отмосток, стен, а также кровли, ибо от состояния этих конструкций во многом зависят устойчивость и эксплуатационные качества зданий. Несвоевременный ремонт конструкций приводит к ускоренному их разрушению и значительным затратам на последующее восстановление.
Вторая группа нарушений целиком зависит от эксплуатационников, их квалификации и добросовестности, от организации эксплуатации и контроля за качеством работ, сроками их проведения, как это установлено в нормативах. Сочетание или наложение в одном элементе либо в одном здании нескольких причин, вызывающих повреждения (природных и технологических воздействий, дефектов проектов и возведения, нарушения правил эксплуатации), приводит к самым опасным из них, намного усложняет и удорожает эксплуатацию таких зданий.


Основные причины, механизм протекания, признаки износа

Основные причины физического износа можно классифицировать следующим образом:
1. Долгосрочная эксплуатация строительных конструкций, приводящая к постепенной утрате их первоначальных характеристик и прочности.
2. Истираемость материалов, примененных в конструкциях и отделочных элементах здания.
3. Агрессивное воздействие внешней среды (эрозия и коррозия строительных материалов; размыв фундамента; неравномерная осадка и промерзание оснований; механические и динамические воздействия; боковое давление ветра на стены и крыши; воздействие биологических факторов (грибки, бактерии, насекомые).
4. Воздействие стихийных бедствий (пожары, наводнения, ураганы, землетрясения и т. д.).
5. Ошибки в проекте (неправильно выбран материал наружных стен, герметиков и др.).
6. Дефекты возведения здания (неправильный уход за бетоном, качество кладки и др.).
7. Неудовлетворительная эксплуатация здания.
Наибольшее разрушающее воздействие на здания оказывает влага. Причинами ее накопления в конструкции здания являются:
– наличие «мокрых процессов» во время возведения (каменная кладка, штукатурка, бетонирование);
– атмосферная (дождь, снег) и грунтовая вода, которая проникает в конструкцию, расширяя трещины и способствуя образованию плесени или грибков;
– неправильный сброс воды в ливневую канализацию, избыток которой действует как грунтовые воды, т. е. оказывает гидростатическое давление на заложенные в грунте строения;
– гигроскопическая влага, содержащаяся не только в грунтах, но и во всех строительных материалах, распространяющаяся медленно, но постоянно;
– конденсация пара на охлажденных поверхностях или внутри стен и перекрытий;
– повреждение сантехнических устройств, а также дефекты, возникающие в процессе проектирования (неправильно выбран уклон крыши или подоконников, пористый материал, небольшой диаметр водосточных воронок), отсутствие ухода за водосточными желобами, сантехническими устройствами и др.
Вибрация, воздействующая на здание через грунт, реже на стены и перекрытия, – результат работы авто- или железнодорожного транспорта, метро. Под влиянием импульсов, идущих от них, в грунте возникают волны разной частоты и амплитуды. Скорость их распространения зависит от особенностей грунта и его влажности. Дойдя до грунтов, на которых стоят здания, особенно слабых и влажных, волны вызывают нарушение их структуры, разрыхление и просадку. Это ведет к неравномерной осадке фундаментов, к повреждению всех несущих конструкций здания, возникновению трещин в стенах и колоннах, повреждению и перекосу перекрытий. Домовые грибы и насекомые являются грозным врагом деревянных конструкций.


Факторы, вызывающие коррозию каменных, металлических, деревянных и полимерных материалов

Коррозия – самопроизвольное разрушение твердых тел, вызванное химическими, электрохимическими процессами, развивающимися на поверхности тела при его взаимодействии с внешней средой. Коррозия идентифицируется (отождествляется) с износом.
Действие окружающей среды на строительные конструкции зависит от материала самой конструкции и от агрессивности среды, которая по агрегатному состоянию может быть газообразной, жидкой, твердой или многофазной. Можно привести много примеров многофазной агрессивной среды. Фундаменты зданий контактируют с минерализованными грунтовыми водами, часто загрязненными промышленными стоками. Они заполняют поры твердого вещества скелета грунта, растворяют газы, находящиеся в этих порах.
Коррозионные процессы более интенсивно протекают в жидкой агрессивной среде. По отношению к сухим материалам конструкций газообразная среда, содержащая пылевидные твердые частицы, неагрессивна. Однако поверхность элементов зданий практически всегда содержит адсорбированную из атмосферного воздуха влагу, в результате чего на ней образуется тончайший слой насыщенного раствора минеральных веществ, агрессивного по отношению к материалу строительных конструкций и инженерных систем.
Степень агрессивного воздействия среды на строительные конструкции (табл. 1) характеризуется среднегодовой потерей прочности в зоне коррозии, а также скоростью разрушения материала.

Среднегодовая скорость разрушения поверхностного слоя материала и снижение его прочности в зоне коррозии определяются по данным натурных обследований в течение нескольких лет (не менее трех). Способы защиты материалов различны.



Назад в раздел