Техническая эксплуатация зданий и сооружений

метки: Здание, Защита, Преждевременный, Трещина, Грунт, Усиление, Конструкция, Эксплуатация

Фактические значения критериев оценки технического состояния строительных конструкций принимаются по результатам визуальных и инструментальных обследований, лабораторных испытаний, поверочных расчетов.

Критерии оценки технического состояния строительных конструкций разделяют на две группы: критерии, характеризующие несущую способность, устойчивость и деформативность, и критерии, характеризующие эксплуатационную пригодность зданий. Предельно допустимые значения критериев оценки технического состояния конструкций зданий устанавливаются нормативными документами.

Техническое состояние конструкций устанавливают на основе оценки совокупного влияния повреждений, дефектов, выявленных в процессе предварительного обследования, поверочных расчетов их несущей способности, устойчивости и эксплуатационной пригодности.

Если один из критериев технического состояния конструкций здания не отвечает требованиям нормативных документов, конструкции необходимо усиливать или заменять.

Оценка технического состояния конструкций здания включает: определение категории технического состояния конструкций с учетом степени повреждения и величины снижения несущей способности; установление эксплуатационной пригодности конструкций по основным критериям (температурно-влажностный режим, загазованность, освещенность, герметичность, звукоизоляция и т.д.); разработку предложений по дальнейшей эксплуатации зданий и сооружений.

Взаимосвязь показателей технического состояния (степень повреждения, величина снижения несущей способности, категория технического состояния конструкций) приведена в табл. 2.1.

При проведении оценки технического состояния конструкций фактические значения критериев оценки параметров конструкций, полученных в результате обследования, сопоставляются с проектными или нормативными значениями. Нормативные значения принимают по СНиП.

Оценка технического состояния зданий и сооружений осуществляется на основе анализа результатов детального обследования строительных конструкций и поверочных расчетов несущей способности и эксплуатационной пригодности.

При оценке технического состояния зданий определяется несущая способность всех несущих элементов здания, выявляются конструкции, имеющие наибольшую степень повреждения.

По этим параметрам здания и сооружения относят к определенной степени повреждения и категории технического состояния.

Несущая способность здания зависит от прочности и устойчивости оснований и фундаментов.

Мониторинг технического состояния жилых зданий

... мониторинга их технического состояния. В отличие от оценки технического состояния конструкций после аварий, пожара, взрыва, диагностики эксплуатационных повреждений, оценки физического износа и качества капитального ремонта, которые применяются в конкретных условиях одного отдельного здания, мониторинг технического состояния ...

Основание — массив грунта, воспринимающий нагрузки от здания через фундамент.

Эти нагрузки вызывают в основном напряженное состояние, которое может привести к деформациям самого основания, а также фундаментов. Величина деформаций зависит от конструкции и формы фундаментов, от свойств основания.

Степень повреждения и категория технического состояния строительных конструкций

Степень повреждения	Снижение несущей способности, %	Характерные признаки повреждения	Категория технического состояния конструкций
I — незначительная	0 — 5	Видимые повреждения и деформации отсутствуют. Следов биоповреждений нет	Исправное — ремонта и усиления не требуется
II — слабая	5 — 15	Деформации стыковочных соединений и прогибы не превышают допустимых. Имеются следы биоповреждений ненагруженных и слабонагруженных элементов конструкций	Работоспособное — необходимы очистка поверхностей от признаков биоповреждений, дополнительная пропитка антисептиками и восстановление температурно-влажностного режима и несущей способности
III — средняя	15 — 25	Деформации стыковочных соединений и прогибы достигли предельных значений. Имеются признаки биоповреждений по площади несущих конструкций до 15 %	Ограниченно работоспособное — необходимы разгрузка с подведением дополнительных опор, вырезка пораженных элементов и замена их. Восстановление тепловлажностного режима
IV — сильная	25 — 50	Деформации стыковочных соединений и прогибы значительно превышают предельно допустимые значения. Признаки биоповреждений на площади более 15 %	Недопустимое — требуются приостановка эксплуатации, разгрузка и проведение страховочных мероприятий. Необходимы разборка и замена поврежденных элементов
V — полное разрушение	Более 50 %	Деформации стыковочных соединений и прогибы значительно превышают предельно допустимые. Признаки биоповреждений на площади более 30 %. Имеются смещения конструкций с опор, разрывы элементов, выход из плоскости	Аварийное — немедленная разгрузка, ограждение опасных зон, устройство временных креплений. Полная разборка конструкций

Основные причины деформации грунтовых оснований: превышение расчетных нагрузок на основание; внешние динамические нагрузки (сейсмические, взрывные, движение транспорта и т.д.); малая глубина заложения фундаментов; ошибки при проведении инженерно-геологических изысканий; ошибки при проектировании и т.д.

Незначительные и равномерные деформации (осадки) для зданий не опасны, большие и неравномерные деформации (просадки) могут привести к образованию трещин, разрушению конструкции, авариям зданий и сооружений.

Значительные осадки, равномерные по всему периметру зданий, не вызывают серьезных деформаций, не препятствуют нормальной эксплуатации здания. Опасны неравномерные осадки.

Здания подразделяются по чувствительности на малочувствительные

и чувствительные. Малочувствительные — здания, проседающие как единое пространственное целое равномерно или с креном, и здания, элементы которых шарнирно связаны.

Чувствительные к неравномерным осадкам — здания с жестко связанными элементами, смещение которых может привести к значительным деформациям.

Предельные разности осадок отдельных частей оснований фундаментов колонн или стен зданий не должны превышать 0,002 расстояния между этими частями.

От воздействия различных факторов могут развиваться осадки, вызванные изменением структуры грунта, которая может нарушаться вследствие воздействия грунтовых вод, метеорологических воздействий, промерзания, оттаивания и высыхания.

При нарушении структуры и потере несущей способности основания в процессе эксплуатации применяют различные способы укрепления грунта: уплотнение, закрепление, замену.

Фундамент — часть здания, расположенная ниже отметки дневной поверхности грунта, передающая все нагрузки от здания на основание. Работа фундаментов протекает в сложных условиях. Они подвергаются внешним силовым и несиловым воздействиям. Силовые — это нагрузки от вышележащих конструкций, отпор грунта, силы пучения, сейсмические удары, вибрация и т.д.; несиловые воздействия — температура, влажность, воздействие химических веществ и т.д.

Все эти воздействия могут привести к появлению напряжений и разрушений в фундаментах, к нарушению эксплуатационного режима здания.

Для обеспечения необходимых условий эксплуатации зданий фундаменты должны отвечать ряду требований: прочности, долговечности, устойчивости на опрокидывание, на скольжение, быть стойкими к воздействию грунтовых и агрессивных вод.

На эксплуатационные свойства фундаментов оказывает влияние конструктивная схема. По конструктивным схемам фундаменты подразделяются на ленточные, столбчатые, сплошные, свайные. Наличие подвалов в здании определяет глубину заложения фундаментов.

При приемке здания в эксплуатацию необходимо тщательно проверить качество устройства гидроизоляции фундаментов и подвальных частей.

В зданиях с подвалом предусматривают дополнительные слои гидроизоляции в кладке фундамента на уровне пола и на поверхности стен подвала в зависимости от напора грунтовых вод.

Основная причина физического износа и снижения несущей способности фундаментов — разрушающее действие грунтовых и поверхностных вод, поэтому необходимо выполнить мероприятия по отводу поверхностных вод и понижению уровня грунтовых вод.

Для предохранения грунта у фундамента здания и стен подвала от увлажнения поверхностными водами устраивают отмостку шириной не менее 0,8 м с уклоном от здания 0,02 — 0,01 для асфальтовых и 0,15 — 0,1 — для булыжных отмосток.

Тротуары следует устраивать с водонепроницаемым покрытием (асфальт, бетон) с уклоном от стен здания 0,01 — 0,03, при водонепроницаемых грунтах подготовку под тротуары выполняют по слою жирной глины.

Техническая эксплуатация фундаментов и оснований предусматривает меры по содержанию придомовых территорий. Территория двора для предохранения фундаментов от увлажнения должна иметь уклон от здания не менее 001 по направлению к водоотводным лоткам или приемным колодцам ливневой канализации, водосточные трубы должны содержаться в постоянной исправности.

Фундаменты и стены подвалов, находящиеся рядом с неисправными трубопроводами системы водоснабжения, канализации, теплоснабжения, в местах их пересечения со строительными конструкциями должны быть защищены от увлажнения.

Проводить земляные работы вблизи здания разрешается только при наличии проектов, предусматривающих защиту оснований и фундаментов от увлажнения и деформаций, вызванных изменением или перераспределением нагрузок.

При появлении в стенах трещин из-за осадки грунта необходимо поставить маяки и наблюдать за ними 15 — 20 дней.

Если на протяжении срока наблюдения на маяке не появится трещина, значит, образование их и неравномерная осадка прекратились. Разрушение маяков означает продолжение осадки грунта, поэтому необходимо провести более тщательное изучение деформации и трещину заделать только после устранения причин, вызвавших ее.

Источниками увлажнения подвала может служить влага, поступающая через приямки. Стены приямков должны возвышаться над тротуаром на 10 — 15 см, поверхности стен и пола приямков должны быть без трещин, пол приямков иметь уклон от здания с устройством для отвода воды из приямка. Трещины и щели в местах примыкания элементов приямков к стенам подвала заливают битумом или заделывают асфальтом.

При наличии неорганизованного водоотвода нужно защищать приямки от попадания атмосферных осадков.

Подвалы и технические подполья должны иметь температурно-влажностный режим согласно установленным требованиям.

В неотапливаемых подвалах и технических подпольях должен соблюдаться температурно-влажностный режим, при котором поддерживаются температура воздуха не ниже 5 °С и относительная влажность не более 60 %. В отапливаемых подвалах температурно-влажностный режим, препятствующий выпадению конденсата на поверхности ограждающих конструкций, устанавливается в зависимости от характера использования помещения. Помещения подвалов и подпольев необходимо регулярно проветривать с помощью вытяжных каналов вентиляционных отверстий в окнах, цоколе или других устройств при обеспечении не менее чем однократного воздухообмена.

При выпадении на поверхности конструкции конденсата или появлении плесени необходимо устранить источники увлажнения воздуха и обеспечить интенсивное проветривание подвала или технического подполья через окна и двери, устанавливая в них дверные полотна и оконные переплеты с решетками и жалюзи.

В подвалах и подпольях с глухими стенами при необходимости следует пробить в цоколе не менее двух вентиляционных отверстий в каждой секции здания, расположив их в противоположных стенах и оборудовав жалюзийными решетками и вытяжными вентиляторами.

В зданиях с теплыми полами на первом этаже продухи в цоколе держат открытыми. В зданиях с холодными полами с наступлением холодов продухи закрывают.

Не допускается устраивать в подвальных помещениях склады горючих и взрывоопасных материалов, размещать другие хозяйственные склады, если вход в эти помещения осуществляется из общих лестничных клеток. На все проемы, каналы, отверстия технического подполья должны устанавливаться защитные сетки от грызунов.

Фундаменты и стены подвалов увлажняются из-за повреждения в трубопроводных системах; в случае обнаружения протечек затопления подвалов необходимо установить причины и принять соответствующие меры: установить и отключить поврежденный участок трубопровода, устранить неисправности трубопровода, отмостки, дренажной системы, исправить поврежденную гидроизоляцию.

Для предупреждения преждевременного износа отдельных частей здания и инженерного оборудования, устранения мелких повреждений и неисправностей предусматривается текущий ремонт.

При текущем ремонте фундаментов и стен подвальных помещений необходимо выполнить следующие основные работы:

• заделка и расшивка стыков, швов, трещин, восстановление местами облицовки фундаментных стен со стороны подвальных помещений, цоколей;
• устранение местных деформаций путем перекладки и усиления стен;
• восстановление отдельных гидроизоляционных участков стен подвальных помещений;
• пробивка (заделка) отверстий, гнезд, борозд;
• усиление (устройство) фундаментов под оборудование (вентиляционное, насосное);
• смена отдельных участков ленточных, столбчатых фундаментов или стульев под деревянными зданиями, зданиями со стенами из прочих материалов;
• устройство (заделка) вентиляционных продухов, патрубков, ремонт приямков, входов в подвал;
• замена отдельных участков отмосток по периметру зданий;
• герметизация вводов в подвальное помещение и техническое подполье;
• установка маяков на стенах для наблюдения за деформациями. При капитальном ремонте фундаментов и подвальных помещений выполняют следующие работы:
• усиление оснований под фундаменты каменных зданий, не связанное с надстройкой здания;
• частичная замена или усиление фундаментов под наружными и внутренними стенами, не связанные с надстройкой здания;
• усиление фундаментов под инженерное оборудование, ремонт кирпичной облицовки фундаментных стен со стороны подвалов в отдельных местах;
• перекладка кирпичных цоколей;
• частичная или полная перекладка приямков у окон подвальных и цокольных этажей;
• устройство или ремонт гидроизоляции фундаментов в подвальных помещениях;
• восстановление или устройство новой отмостки вокруг здания;
• восстановление или устройство новой дренажной системы.

2.5 Техническая эксплуатация стен

Стены — это вертикальные несущие и ограждающие конструкции.

Основное функциональное назначение стен заключается в защите помещений здания от влияния климатических факторов, а также в передаче временных и постоянных нагрузок на фундаменты.

Наружные стены состоят из следующих элементов: простенки, цоколь, проемы, карнизы, парапеты. Внутренняя стена включает только элементы проемов. Стены должны удовлетворять требованиям прочности, долговечности, огнестойкости, обеспечивать помещениям здания соответствующий температурно-влажностный режим, защищать здание от неблагоприятных внешних воздействий, обладать декоративными качествами.

Задачей технической эксплуатации стен зданий является сохранение их несущей способности и защитно-ограждающих свойств на протяжении всего срока службы.

Основные причины возникновения повреждения стен зданий в процессе эксплуатации:

• неравномерная осадка различных частей зданий;
• низкое качество материала, из которого выполнены стены;
• ошибки при проектировании (неудачное конструктивное решение узлов сопряжения, неправильный учет действующих нагрузок, потеря устойчивости из-за недостаточного числа связей и т.д.);
• низкое качество выполнения работ;
• неудовлетворительные условия эксплуатации.

Потеря несущей способности может происходить и в результате изменения физико-механических характеристик материала стен при воздействии на них факторов окружающей среды или увеличении нагрузок выше допустимых проектом.

В ограждающих эксплуатируемых конструкциях увлажнение происходит вследствие проникания влаги путем впитывания атмосферной влаги, впитывания влаги при ее конденсации на поверхности стены, контакта влаги хозяйственно-бытовых процессов с материалом стен. По этим причинам может произойти расслоение материала конструкции. Иногда при резком повышении температуры воздуха после сильных морозов температура наружной поверхности стены оказывается ниже температуры наружного воздуха. В этом случае влага воздуха может конденсироваться на наружной поверхности стены. Если такие колебания наружной температуры многократны, это может привести к разрушению наружного отделочного слоя.

Появление влаги на внутренней поверхности стены зависит от структуры материала. Так, на поверхности оштукатуренной стены влага конденсата появляется не сразу; пористая штукатурка в начале процесса конденсации впитывает влагу и этим задерживает видимость образования конденсата до полного увлажнения слоя штукатурки. Поэтому в помещениях с постоянной влажной средой штукатурку надо покрывать водонепроницаемым слоем для исключения проникания влаги в толщу стены (облицовка, масляная окраска, цементная штукатурка и др.).

Интенсивность конденсации внутренней поверхности стены зависит от порядка расположения слоев в многослойных стенах.

Трещиностойкость — свойство материалов, исключающее образование трещин на поверхности материала ограждающих конструкций и предупреждающее попадание влаги внутрь стены. Для повышения трещиностойкости стеновых материалов необходимо, чтобы начальная влажность их (при приемке зданий в эксплуатацию) была небольшой, а в процессе эксплуатации перепад влажности не превышал величины, ориентировочно равной 2,5 %. Указанная величина перепада может быть обеспечена путем консервации поверхностей панелей гидрофобизацией, повышения плотности бетонных наружных фактур или облицовкой.

Различают разные виды трещин. Волосяные трещины не заметны на поверхности штукатурки, нет излома кирпича под ними. Такие трещи-ны появляются по причине усадки штукатурки или небольших осадок и перекосов стен и фундаментов, они могут наблюдаться в швах кладки, на кирпиче. Опасности для здания не представляют. При обнаружении трещин необходимо установить контроль за конструкциями.

Раскрытые трещины свидетельствуют о значительных смещениях, происходящих в частях здания.

Вертикальные трещины одинаковой ширины по высоте появляются из-за резкой осадки частей здания, наклонные трещины — при постоянном увеличении осадки фундамента и стены в стороне от места образования трещины.

Вертикальные трещины, расходящиеся кверху, образуются, когда осадка одной или обеих частей стены постепенно увеличивается. Наклонные трещины, сближающиеся кверху, свидетельствуют об осадке участка стены между трещинами.

Горизонтальные трещины появляются в результате резкой местной осадки фундаментов. В этом случае необходимо принять меры по усилению основания. В стенах большой протяженности могут возникать температурные трещины, величина раскрытия которых в зависимости от температуры наружного воздуха может изменяться (увеличиваться или уменьшаться) (рис. 2.2).

При появлении трещин необходимо установить маяки для определения характера поведения трещин. Если образование трещин прекратилось, их заделывают сплошным раствором. Если ширина трещин увеличивается, то необходимо детально их обследовать и устранить причины, которые привели к образованию трещин.

Рис. 2. Причины образования трещин в несущих стенах из-за неудовлетворительного состояния оснований и фундаментов: а — слабые грунты под средней частью здания; б — то же у торца здания; в — обширная выемка грунта в непосредственной близости от здания; г — отсутствие осадочного шва между частями здания разной высоты; д — близкое расположение нового многоэтажного здания возле малоэтажного.

При выпадении кирпичей на выветрившихся участках стен участки следует расчистить, а затем заделать материалом, из которого выполнена стена.

Для защиты наружных углов цоколя (у сквозных проездов через здания) от повреждения необходимо устанавливать ограничительные тумбы или защищать углы путем заделки их стальными уголками на высоту 2 м. При эксплуатации каменных стен запрещается без специального разрешения пробивать оконные и дверные проемы в кирпичных стенах здания, крепить к ним оттяжки для подвески проводов.

В случае обнаружения в многослойной стеновой панели механических повреждений железобетонной плиты с повреждением арматурной сетки необходимо сварить концы поврежденной арматуры, забетонировать заподлицо с наружной поверхностью плиты и восстановить отделочный слой.

Техническое обслуживание стен должно проводиться в течение всего периода эксплуатации.

В первые два года эксплуатации полносборные здания, имеющие повышенную влажность стеновых ограждений, необходимо интенсивно отапливать и проветривать. Стыки панелей должны отвечать требованиям: водозащиты за счет применения герметизирующих мастик с соблюдением технологии их нанесения и качественной подготовки поверхности; воздухозащиты за счет уплотняющих прокладок из пороизола, гернита, вилатерма, пакли и других материалов с обязательным обжатием не менее 30 — 50 %, а также теплозащиты путем установки утепляющих пакетов.

2.6 Техническая эксплуатация фасада здания

При технической эксплуатации фасада необходимо обращать внимание на надежность крепления архитектурно-конструктивных деталей, которые обеспечивают статическую и динамическую устойчивость к воздействию природно-климатических факторов. Цоколь — наиболее увлажняемая часть здания из-за воздействия атмосферных осадков, а также влаги, проникающей по капиллярам материала фундамента.

Эта часть здания постоянно подвергается неблагоприятным механическим воздействиям, что требует использования для цоколя прочных и морозоустойчивых материалов.

Карнизы, венчающая часть здания, отводят от стены дождевые и талые воды и выполняют архитектурно-декоративную функцию аналогично другим архитектурно-конструктивным элементам фасада здания. Фасады здания могут иметь и промежуточные карнизы, пояски, сандрики, выполняющие функции, аналогичные функциям главного венчающего карниза.

От технического состояния карнизов, поясков, пилястр и других выступающих частей фасада зависит безотказность ограждающих конструкций здания.

Часть наружной стены, продолжающаяся выше кровли — парапет. Верхняя плоскость парапета во избежание разрушения атмосферными осадками защищается оцинкованной сталью или бетонными плитами заводского изготовления.

На крышах здания для безопасности ремонтных работ устанавливаются парапетные ограждения в виде металлических решеток и сплошных кирпичных стенок. Необходимо соблюдать герметичность примыканий кровельных покрытий к элементам парапетных ограждений.

К архитектурно-конструктивным элементам фасада принадлежат также балконы, лоджии, эркеры, которые способствуют улучшению эксплуатационных качеств и внешнего облика здания. В зависимости от назначения балконы имеют различные формы и размеры. При хорошо выполненной гидроизоляции балконы предохраняют стены здания от увлажнения. Балконы находятся в условиях постоянного атмосферного воздействия, увлажнения, попеременного замораживания и оттаивания, поэтому раньше других частей здания выходят из строя, разрушаются. Наиболее ответственной частью балконов является место заделки плит или балок в стену здания, так как при эксплуатации место заделки подвергается интенсивному температурно-влажностному воздействию.

В постройках 50 — 60-х гг. XX в. обычно заполнителем для бетона служил щебень из кирпичного боя, что не обеспечивало требуемую плотность и морозостойкость балконов. Из-за низкокоррозионной стойкости неоправданными оказались конструкции балконов с металлическими балками. Особенно подвержены разрушению края балконной плиты промерзающие с трех сторон, испытывающие воздействие влаги и коррозии.

Лоджия — площадка, окруженная с трех сторон стенами и ограждением. По отношению к основному объему здания, лоджия может быть выполнена встроенной и выносной.

Перекрытие лоджий должно обеспечивать отвод воды от наружных стен здания. Для этого полы лоджий необходимо выполнить с уклоном 2 — 3 % от плоскости фасада и располагать ниже пола примыкающих помещений на 50 — 70 мм. Поверхность перекрытия лоджии покрывают гидроизоляцией. Сопряжения плит балкона и лоджий с фасадной стеной защищают от протекания путем заведения на стену края гидроизоляционного ковра с перекрытием его двумя дополнительными слоями гидроизоляции шириной 400 мм и закрывания фартуком из оцинкованной стали.

Ограждения лоджий и балконов должны быть достаточно высокими в целях соблюдения требований техники безопасности (не менее 1 — 1,2 м) и выполнены преимущественно глухими, с перилами и цветочницами.

Эркер — отнесенная за плоскость фасадной стены часть помещений, может служить для размещения вертикальных коммуникаций — лестниц, лифтов. Эркер увеличивает площадь помещений, обогащает интерьер, обеспечивает дополнительную инсоляцию, улучшает условия освещенности. Эркер обогащает форму здания и служит архитектурным средством формирования масштаба композиции фасада и его членения.

При технической эксплуатации элементов фасада тщательному осмотру подлежат участки стен, расположенные рядом с водосточными трубами, лотками, приемными воронками. Все поврежденные участки отделочного слоя стены необходимо отбить и после выявления и устранения причины повреждения восстановить. При выветривании, выкрошивании заполнений вертикальных и горизонтальных стыков, а также разрушении кромок панелей и блоков следует осмотреть неисправные места, заполнить стыки и восстановить нарушенные кромки соответствующими материалами, предварительно удалив разрушившийся раствор и тщательно зачеканив стыки промасленным жгутом, затерев их жестким цементным раствором с окраской исправленных мест под цвет поверхностей стен.

Фасады зданий часто облицовывают керамическими плитками, естественными каменными материалами. При некачественном закреплении облицовки металлическими скобами и цементным раствором происходит их выпадение. Причины отслаивания облицовки — попадание влаги в швы между камнями и за облицовку, попеременное замораживание и оттаивание.

На фасадах, облицованных керамической плиткой, следует обращать внимание на места, где наблюдаются вспучивание облицовки, выход отдельных плиток из плоскости стены, образование трещин, отколов в углах плитки; при этом необходимо произвести простукивание поверхности всего фасада, снять слабодержащиеся плитки и выполнить восстановительные работы.

Фасады, облицованные керамическими изделиями, после очистки обрабатывают гидрофобными или другими специальными растворами.

Дефекты фасадов часто связаны с загрязнением атмосферы, что приводит к потере первоначального вида, закопчению и потускнению их поверхности. Эффективными средствами очистки являются применение пескоструйных аппаратов, очистка мокрыми тряпками и др.

Для очистки фасадов, отделанных глазурованной керамической плиткой, применяют специальные составы. Фасады зданий следует очищать и промывать в сроки, установленные в зависимости от материала, состояния поверхностей зданий и условий эксплуатации. Не допускается очищать пескоструйным способом архитектурные детали, поверхности штукатурок из мягких каменных пород. Фасады деревянных неоштукатуренных зданий необходимо периодически окрашивать паропроницаемыми красками или составами для предотвращения гниения и согласно противопожарным нормам. Улучшения внешнего вида здания можно добиться путем их качественной штукатурки и окраски. Окраску фасадов необходимо производить после окончания ремонта стен, парапетов, выступающих деталей и архитектурных лепных украшений, входных устройств, сандриков, подоконников и т.д.

Окраска металлических лестниц, элементов крепления растяжек электросети и ограждения крыш должна производиться масляными красками через 5 — 6 лет в зависимости от условий эксплуатации.

Водоотводящие устройства наружных стен должны иметь необходимые уклоны от стен для обеспечения отвода атмосферных вод. С уклоном от стен располагают стальные детали крепления. На деталях, имеющих уклон к стене, следует установить плотно прилегающие к ним манжеты из оцинкованной стали на расстоянии 5 — 10 см от стены. Все стальные элементы, закрепленные к стене, регулярно окрашивают и защищают от коррозии.

При осмотрах необходимо обращать внимание на отсутствие или неисправное выполнение сопряжений сливов и гидроизоляционного слоя с конструкциями, на ослабление крепления и повреждения ограждений балконов и лоджий. Повреждения должны быть устранены. Разрушение консольных балок и плит, скалывание опорных площадок под консолями, отслоения и разрушения устраняют при капитальном ремонте.

В обетонированных стальных балках проверяют прочность сцепления бетона с металлом. Отслоившийся бетон удаляют и восстанавливают защитный слой. Расположение, формы и крепление цветочных ящиков должны соответствовать архитектурному решению здания.

При эксплуатации возникает необходимость в восстановлении штукатурки фасадов. Дефекты в штукатурке обусловлены плохим качеством раствора, проведением работ при низких температурах, избыточным увлажнением и т.д. При мелком ремонте штукатурки трещины расшивают и зашпаклевывают, при значительных трещинах штукатурку удаляют и оштукатуривают заново, уделяя особое внимание обеспечению сцепления штукатурного слоя с несущими элементами.

Основные причины повреждения внешнего вида зданий:

• применение в одной и той же кладке разнородных по прочности, водопоглощению, морозостойкости и долговечности материалов (силикатный кирпич, шлакоблоки и т.д.);
• различная деформативность несущих продольных и самонесущих торцовых стен;
• использование силикатного кирпича в помещениях с повышенной влажностью (банях, саунах, плавательных бассейнах, душевых, моечных и т.д.);
• ослабление перевязки;
• утолщение швов;
• недостаточное опирание конструкций;
• промерзание раствора;
• увлажнение карнизов, парапетов, архитектурных деталей, балконов, лоджий, штукатурки стен;
• нарушения технологии при зимней клетке и т. д.

2.7 Защита зданий от преждевременного износа

Воздействие агрессивной окружающей среды на строительные конструкции может привести к коррозии бетона, арматуры, закладных деталей, а также к преждевременному износу каменных и бетонных конструкций, может вызвать разрушение и гниение деревянных элементов и как следствие — снижение несущей способности конструкций здания в целом. Поэтому при эксплуатации зданий необходимо определить участки коррозионного повреждения бетона, арматуры, характер и степень этих повреждений, а также установить степень износа каменных конструкций и т.д.

Коррозия — это разрушение материалов строительных конструкций под воздействием окружающей среды, сопровождающееся химическими, физико-химическими и электрохимическими процессами. В зависимости от характера коррозионного процесса различают химическую и электрохимическую коррозию. Химическая коррозия сопровождается необратимыми изменениями материала конструкций в результате взаимодействия с агрессивной средой. Электрохимическая коррозия возникает в металлических конструкциях в условиях неблагоприятных контактов с атмосферной средой, водой, влажными грунтами, агрессивным газами.

Наиболее распространены два катодных процесса:

• разряд водородных ионов по реакции 2e- + 2H ⁺ =H₂ ;

• восстановление растворенного кислорода

4e+O ₂ +4H⁺ =2H₂ O, или 4e+O₂ +2H₂ O=4OH- .

Эти процессы называют водородной и кислородной деполяризацией. Анодный и катодный процессы протекают в любых точках металлической поверхности, где катионы и электроны взаимодействуют с компонентами коррозионной среды. В железоуглеродистых сплавах анодом является феррит, катодом — цементит или неметаллические включения. Вторичная реакция коррозии металла — взаимодействие катионов железа с ионами гидроксида ОН ^Ї .

C образованием нерастворимого в воде гидроксида железа

Fe ^+—+ + 2ОН^? = Fe(OH)₂ ;

4Fe(OH) ₂ + O₂ + 2Н₂ О = 4Fe(OH)₃ .

Постепенно гидрат оксида железа переходит в соединение, называемое ржавчиной.

В процессе эксплуатации зданий при обследовании конструкций необходимо установить степень и вид поражения металла коррозией. Степень поражения металлов бывает равномерной и местной (язвенной).

При равномерной коррозии степень поражения определяется сравнением поперечных сечений пораженных участков с проектными. При местной коррозии определяют размеры язв и их число на единицу площади. Коррозия арматуры определяется визуально по появлению продольных трещин и ржавых пятен на поверхности защитного слоя бетона, а также электрическим методом.

Для защиты от подземной коррозии применяют защитные покрытия, проводят обработку грунтовой и водной среды для снижения их коррозионной активности.

Для защиты металлических конструкций от коррозии необходимо периодически проводить общие и частичные осмотры конструкции, содержать строительные конструкции в чистоте, выявлять и своевременно ликвидировать участки преждевременной коррозией, обновлять окраску металлических конструкций.

Ускоренной коррозии подвергаются металлические конструкции в местах непосредственного воздействия на них влаги, паров или агрессивных газов в результате неисправности ограждающих конструкций; в местах сопряжений металлических колонн с полом. Башмаки колонны необходимо обетонировать на отмостке не ниже уровня пола во избежание коррозии анкерных болтов.

Хотя бетон и является одним из наиболее долговечных материалов, конструкции из него в связи с агрессивным воздействием среды, небрежной эксплуатацией, некачественным выполнением разрушаются раньше нормативного срока службы (120 — 150 лет), на который они рассчитаны. На основании результатов изучения процессов коррозии бетона и характера разрушения эксплуатируемых железобетонных конструкций все процессы коррозии можно разделить на три вида.

При коррозии бетона I вида ведущий фактор — выщелачивание растворимых составных частей цементного камня и соответствующее разрушение его структурных элементов. Наиболее часто коррозия этого вида встречается при действии на бетон быстротекущих вод (течи в кровле или из трубопровода) или при фильтрации вод с малой жесткостью.

При интенсивном развитии в бетоне коррозии II вида ведущим является процесс взаимодействия агрессивных растворов с твердой фазой цементного камня при катионном обмене и разрушении основных структурных элементов цементного камня. К этому виду относятся процессы коррозии бетона при действии растворов кислот, магнезиальных солей, солей аммония и др.

Основные факторы при коррозии III вида — процессы, протекающие в бетоне при взаимодействии его с агрессивной средой и сопровождающиеся кристаллизацией солей в капиллярах. На определенной стадии развития этих процессов рост кристаллообразований способствует возникновению растущих по величине напряжений и деформаций, что приводит к разрушению структуры бетона. Воздействие коррозионных сред вызывает развитие в бетоне физико-механических и физико-химических коррозионных процессов, что способствует изменению свойств бетона, перераспределению внутренних усилий в сечениях наружных элементов и изменению условий сохранности арматурной стали.

В условиях эксплуатации наиболее значимыми параметрами, влияющими на коррозию арматуры, являются проницаемость и щелочность бетона защитного слоя. Для конструкций с ненапрягаемой арматурой характерно постепенное разрушение, когда в результате развития коррозии арматуры под давлением растущего слоя ржавчины защитный слой бетона растрескивается и отпадает. При наличии этих симптомов необходимо сразу осуществить ремонт или усиление, не допуская исчерпания несущей способности конструкции. Опасность внезапного обрушения присуща конструкциям с напрягаемой арматурой из высокопрочных сталей, которая при коррозии имеет склонность к хрупкому обрыву.

При эксплуатации железобетонных конструкций часто возникает необходимость в защите арматуры от коррозионных процессов. Надежно защищает арматуру торкретбетон. Необходимо очистить поврежденные участки защитного слоя конструкции, арматуру частично или полностью оголить, очистить от ржавчины, прикрепить к оголенной сетке из проволоки диаметром 2 — 3 мм с ячейками размером 50 — 50 мм, поврежденные участки промыть под давлением и произвести по влажной поверхности торкретирование. При недостаточном защитном слое бетона для защиты арматуры от коррозии на выровненную поверхность бетона наносят поливинилхлоридные материалы (лаки, эмали).

Выравнивание поверхности осуществляется торкретбетоном с толщиной слоя не менее 10 мм.

При эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций необходимо:

• проводить мероприятия по уменьшению степени агрессивности среды;
• применять конструкции бетонов повышенной плотности и т.д.

В процессе эксплуатации необходимо обеспечивать достаточную вентиляцию помещений для удаления агрессивных газов, защищать элементы зданий от увлажнения атмосферными осадками и грунтовыми водами, повышать коррозионную стойкость бетонных и железобетонных конструкций путем поверхностной и объемной обработки поверхностно-активными веществами устраивать антикоррозионные покрытия.

Несмотря на долговечность древесины, деревянные конструкции подвергаются биологическому разрушению, происходящему вследствие ее гниения, — результата жизнедеятельности дереворазрушающих грибов, а также вызывается насекомыми — разрушителями древесины. Наибольший ущерб наносит гниение древесины.

Гниение — это процесс биологический, медленно протекающий при температуре от 0° до 40 °С во влажной среде.

Заражение деревянных конструкций спорами дереворазрущающих грибов происходит повсеместно, одно созревшее плодовое тело выделяет десятки миллиардов спор. Непосредственное разрушение производят невидимые невооруженным глазом грибные нити толщиной 5 — 6 мм, проникающие в толщу древесины. Различают более 1000 разновидностей дереворазрушающих грибов.

Все эти грибы, разрушающие мертвую древесину деревянных строительных элементов здания, вызывают деструктивную гниль, которая характеризуется возникновением продольных и поперечных трещин на пораженных поверхностях.

Эти трещины считаются важным диагностическим признаком. Развитие на деревянных конструкциях даже безвредных плесеней является угрожающим признаком возможности развития также и грибов — разрушителей древесины, так как условия, способствующие развитию плесени, схожи с условиями развития дереворазрушающих грибов, споры которых всегда имеются в воздухе в достаточном количестве для заражения древесины.

Чтобы избежать гниения древесины, необходимо:

• предохранять древесину от непосредственного увлажнения атмосферными осадками и грунтовыми водами;
• обеспечить достаточную теплоизоляцию (с холодной стороны) и пароизоляцию (с теплой стороны) стен, покрытий и других ограждающих конструкций отапливаемых зданий для предупреждения их промерзания и конденсационного увлажнения;
• обеспечить систематическую просушку древесины и заполнителей путем создания осушающего температурно-влажностного режима.

Запрещается применять в деревянных покрытиях внутренние водостоки, деревянные ендовы и фонари с наклонным остеклением, создающие опасность загнивания покрытий.

Помимо поражения древесины дереворазрушающими грибами в процессе эксплуатации преждевременный износ деревянных) элементов может быть вызван разрушительным действием насекомых, преимущественно жуков: долгоносики, точильщики, а также перепончато-крылых (рогохвосты), чешуйчатокрылых (бабочки) и ложносетчатокрылых (термиты), ракообразных (морской рачок, мокрица).

К наиболее эффективным способам борьбы с дереворазрушающими грибами и насекомыми относится химическая защита древесины.

Защита деревянных конструкций от биоповреждений заключается в пропитке или покрытии их антисептиками — химическими веществами, предотвращающими гниение и разрушение древесины. Химические средства, предназначенные для защиты древесины от поражения грибами, называют фунгицидами, а от поражения насекомыми — инсектицидами.

Защита необходима, когда древесина или соприкасающиеся с ней материалы имеют значительную начальную влажность и быстрое просушивание их в конструкции затруднительно; если конструктивными мерами нельзя устранить постоянное или периодическое увлажнение деревянных элементов; при ремонтах и восстановительных работах в зданиях и сооружениях, в которых обнаружено развитие дереворазрушающих грибов и насекомых.

В зависимости от назначения зданий, вида конструкций, степени влажности древесины способы антисептирования деревянных элементов могут быть различными:

• пропитка под давлением;
• пропитка в горячехолодных ваннах;
• покрытие антисептическими пастами;
• сухое антисептирование и т.д.

Существует несколько типов антисептиков: неорганические, органические и комбинированные. Антисептики должны удовлетворять требованиям токсичности к грибам и насекомым, способности проникновения в древесину, устойчивости к вымыванию быть безвредными для людей и т.д.

К неорганическим антисептикам относятся фтористый натрий, кремнефтористый аммоний, бихромат натрия, кремневтористый натрий технический, хлористый цинк и др.

В качестве органических веществ используют оксидифенил технический, масло каменноугольное, антраценовое и т.д.

К комбинированным антисептикам относятся вещества, состоящие из двух или нескольких компонентов, токсичность которых в смеси увеличивается, — это сочетание кремнефтористого натрия с фтористым натрием, хромно-медный препарат и т.д.

Для обработки горизонтально расположенных деревянных элементов и пропитки складируемых лесоматериалов применяется метод сухого антисептирования. Для этого антисептик смешивают с увлажненными опилками (влажность опилок 30 — 40 %), используемыми в качестве балласта от выветривания.

Защита древесины от увлажнения обеспечивается лакокрасочным покрытием (ЛКП), препятствующим проникновению в древесину атмосферной влаги и водяных паров.

Защита ЛКП предусматривается на непродолжительный срок вследствие недолговечности ЛКП (транспортировка, хранен монтаж, устройство кровли).

В качестве лакокрасочных покрытий используют полимеры, изготовления лаков, красок, эмалей, они обладают свойствами образовывать покрытия толщиной в несколько десятков микрон, которые защищают древесину от влияния внешней среды.

В качестве ЛКП используют перхлорвиниловые эмали, пентафталевые эмали, уретано-алкидную эмаль, перхлорвиниловый лак и т.п. Все более широкое применение получают органосиликатные, кремнийорганические и другие эмали, которые не только защищают древесину от увлажнения, но и снижают ее возгораемость, будучи токсичными по отношению к домовым грибам.

3. Ремонт и усиление конструктивных элементов здания

3.1 Основные принципы усиления и устранения дефектов

Необходимость усиления строительных конструкций в процессе их эксплуатации возникает как при техническом перевооружении, так и вследствие физического износа и различных повреждений, вызванных коррозией материалов, механическими воздействиями, воздействием агрессивной среды, некачественным изготовлением конструкций, нарушением норм производства строительно-монтажных работ, правил эксплуатации и условий технологии производства.

Учитывая большой объем зданий и сооружений, в которых железобетонные и каменные конструкции занимают подавляющее большинство среди всех видов строительных конструкций, вопросы практического применения различных эффективных способов их усиления приобретают в настоящее время большое значение.

Усиление железобетонных и каменных конструкций или восстановление их несущей способности может быть выполнено различными способами. Выбор способа усиления, проведение необходимых расчетов и разработка технологии выполнения усиления проводятся компетентными специалистами с учетом экономического обоснования и материальной возможности заказчика.

Составление проектных предложений по ремонту и усилению конструкций — первый этап работ. Основанием для разработки предложений служат результаты обследования.

Проектные предложения разрабатываются с учетом многих исходных данных:

• рабочих чертежей конструкций и исполнительных схем;
• отклонений фактических размеров и узлов от проектных решений;
• инженерно-геологических условий площадки;
• геодезической съемки для определения осадок, прогибов, кренов, смещений;
• сроков эксплуатации конструкций, а также величины и характера нагрузок;
• физико-механических характеристик материалов каждого конструктивного элемента;
• информации об имеющих место дефектах.

К имеющимся дефектам относятся повышенные прогибы и перенапряжения, нарушения соединений элементов конструкций между собой, коррозия металла и бетона, отклонения от геометрических размеров, недопустимая ширина раскрытия трещин.

Предложения по усилению должны учитывать все особенности эксплуатации конструкций, содержать рабочие чертежи деталей усиления и указания по производству работ.

Усиление железобетонных и каменных конструкций производится после разгрузки, с частичной или с полной разгрузкой. Выбор варианта производства работ определяется:

• видом конструкции;
• методом усиления;
• способом введения усиления в работу;
• причиной усиления (недостаточная несущая способность или увеличение нагрузки в будущем).

Разгрузка, полная или частичная, исключает опасность обрушения, обеспечивает безопасность работ по усилению и включение в работу элементов усилений после их обратного загружения.

Разгрузку чаще всего производят подпиранием или вывешиванием конструкций временными стойками из бревен (брусьев), стального проката, помощи клиньев или домкратов, на которые передается вся или часть нагрузки действующей на конструкцию, включая в первом случае и собственную. При подпирании конструкции вывешиваются обычно те ее места, где необходимо убрать прогиб. Положение временных опор при вывешивании выбирается в зависимости от типа конструкции, характера и места усиления. При вывешивании балок, рам и других стропильных конструкций они должны быть подперты рядом стоек. Количество, материал стоек и размеры их сечения зависят от величины пролета и нагрузки на конструкции и определяются расчетом на действие соответствующей нагрузки. Балки и рамы рекомендуется подпирать стойками двойного сечения, расположенными по обе стороны конструкции.

После окончания работ по усилению стойки убирают без рывков и ударов. При большом количестве временных стоек их демонтаж следует выполнять симметрично от центра пролета усиленной конструкции к опорам. Конструкции усилений в каждом случае имеют конкретный характер и определяются типом и размерами усиливаемой конструкции и причинами, вызвавшими необходимость усиления.

3.2 Усиление оснований зданий и сооружений

Из практики проектирования и обследования зданий установлено, что после 20 лет эксплуатации основания фундаментов находятся в недонапряженном состоянии. Это обусловлено уплотнением грунта основания за счет уменьшения его пористости под нагрузкой от массы здания.

Существенный запас прочности имеют здания постройки середины ХХ в., что позволяет осуществлять работы по ремонту и замене сменяемых конструктивных элементов на более капитальные (например, деревянные перекрытия на железобетонные) без усиления фундаментов. Однако во время эксплуатации основания зданий и сооружений подвергаются широкому спек-тру воздействий, снижающих их несущую способность. Следствием чего возникает необходимость усиления грунтов основания, которая сводится в основном к повышению их несущей способности. Для этого на практике применяются три способа: химический, термический и физико-механический. Из практики проектирования установлено, что наиболее эффективен химический способ. Для выполнения работ по силикатизации грунтов под подошву фундаментов погружают инъекторы из стальных труб диаметром 19-38 мм, через которые производят нагнетание раствора под давлением 0,3-0,6 МПа. Для ленточных фундаментов инъекторы помещают с обеих сторон с поверхности земли, из подвалов или специальных траншей. Если ширина фундамента имеет значительные размеры, то закрепление грунтов основания производят наклонными инъекторами.

Силикатизация основания существующих фундаментов предназначена для повышения несущей способности мелких и пылеватых песков плывунов лессовидных и насыпных грунтов (рис. 3.1).

Силикатизация грунтов возможна для грунтов с коэффициентом фильтрации 0,0023 — 0,092 см/c. В грунт нагнетают раствор жидкого стекла и хлористого кальция. Для водонасыщенных грунтов применяют закрепление грунтов электросиликатизацией (рис. 3.2), т.е. стимуляция перемещения раствора с помощью электрического тока.

Цементацию грунтов основания применяют только при наличии рыхлых средне и крупнозернистых песков, а также карстовых пустот. Прочность цементированного грунта основания вблизи скважины-инъектора достигает

2 — 2,5 МПа при расходе цемента 20 — 40 % объема закрепленного грунта. Для цементации применяется раствор марки М400 и выше с водоцементным отношением 0,4:10.Смолизацию оснований применяют для закрепления песчаных грунтов при высоком уровне грунтовых вод. Раствор из карбомидной смолы и соляной кислоты образует гель, который склеивает частички песка между собой. Раствор нагнетают в скважину при рабочем давлении до 1 МПа.

Рис. 3. Усиление грунтов нагнетанием растворов (цементация, битумизация, силикатизация, смолизация):1 — существующий фундамент; 2 — инъекторы погружаемые с поверхности основания; 3 — закрепленный грунт; 4 — направление распространения закрепляющих растворов; 5 — шланг для подачи растворов

Рис. 4. Электрохимическое закрепление грунтов (электросиликатизация, электроосмотическое уплотнение):1 — существующий фундамент; 2 — инъекторы-электроды (или стержни электроды), погружаемые с поверхности основания; 3 — закрепленный массив грунта; 4 — очередное положение инъекторов-электродов; 5 — кирпичная стена; 6 — вскрытый пазух фундамента

Выбор метода усиления основания принимается в зависимости от геологических условий площадки и вида фундаментов, а также стоимости работ.

Уплотнение грунта основания можно производить также с помощью запрессовки свай небольшого диаметра или сечения. Можно использовать бурозабивное оборудование, если это позволяют размеры помещения. Оборудование для запрессовки свай обычно упирается в покрытие или перекрытие, чем и определяется размер свай.

3.3 Ремонт и усиление фундаментов зданий и сооружений

Усиление фундаментов зданий относится к самым тонким операциям. Поэтому, если эта проблема возникает, то исходят от обратного: снижением нагрузок стремятся избежать усиления фундаментов. Всякое усиление фундаментов связано с подвижками существующего здания, что приводит к изменениям его состояния, создает трудности в эксплуатации здания. Основные причины неудовлетворительного состояния фундаментов зданий представлены в табл. 3.2.

Если усиление фундамента становится неизбежным, то целесообразно одновременно с усилением выполнять реконструкцию или модернизацию здания. Усиление фундаментов следует производить следующими методами:

• повышать несущую способность грунта за счет его упрочнения;
• увеличивать несущую площадь фундаментов;
• выполнять ремонт и усиление фундаментной конструкции, не имеющей необходимой прочности.