Кирпичные и каменные конструкции. Повреждения и ремонт
Учебное пособие для вузов
Покупка
Тематика:
Горная промышленность. Металлургия
Издательство:
Горная книга
Автор:
Шилин Андрей Александрович
Год издания: 2009
Кол-во страниц: 214
Дополнительно
Изложены основы диагностики строительных конструкций каменных и кирпичных зданий, особенности их эксплуатации. Описаны
различные факторы, влияющие на износ конструкций из разных материалов. Рассмотрены общие подходы к технологиям ремонта и защиты
кирпичных и каменных конструкций от воздействия окружающей среды. Книга написана на основе изучения отечественного и зарубежного
опыта ремонта и реставрации кирпичных и каменных конструкций,
включая двадцатилетний опыт автора, полученный им при выполнении подобных работ на объектах различного назначения.
А.А. Шилин — д-р техн. наук, проф. кафедры «Строительство подземных
сооружений и шахт» МГГУ (ген. директор ЗАО «Триада-Холдинг»).
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по
специальности «Шахтное и подземное строительство» направления
подготовки «Горное дело». Может быть полезно сотрудникам проектных и ремонтно-строительных организаций, а также представителям
службы заказчика.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- 21.00.00: ПРИКЛАДНАЯ ГЕОЛОГИЯ, ГОРНОЕ ДЕЛО, НЕФТЕГАЗОВОЕ ДЕЛО И ГЕОДЕЗИЯ
- ВО - Специалитет
- 21.05.04: Горное дело
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
УДК 692.29:69.059 ББК 38.683 Ш55 Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253—03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарноэпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.012634.11.08 Экспертиза проведена Учебно-методическим объединением высших учебных заведений Российской Федерации по образованию в области горного дела (письмо № 51—48/6 от 22.04.2009) Рецензенты: д-р техн. наук, проф. А.И. Васильев [Московский автомобильно-дорожный институт (Государственный технологический университет)]; канд. техн. наук, главный инженер Ю.Б. Пильч (ГУП «Центральные научно-реставрационные и проектные мастерские») © А.А. Шилин, 2009 © Издательство «Горная книга», Издательство МГГУ, 2009 © Дизайн книги. Издательство МГГУ, 2009 ISBN 978-5-98672-155-2 ISBN 978-5-7418-0601-2 УДК 692.29:69.059 ББК 38.683 Шилин А.А. Ш55 Кирпичные и каменные конструкции. Повреждения и ремонт: Учебное пособие для вузов. — М.: издательство «Горная книга», Издательство Московского государственного горного университета, 2009. — 214 с.: ил. (СТРОЙТЕХИЗДАТ) ISBN 978-5-98672-155-2 (в пер.) ISBN 978-5-7418-0601-2 Изложены основы диагностики строительных конструкций каменных и кирпичных зданий, особенности их эксплуатации. Описаны различные факторы, влияющие на износ конструкций из разных материалов. Рассмотрены общие подходы к технологиям ремонта и защиты кирпичных и каменных конструкций от воздействия окружающей среды. Книга написана на основе изучения отечественного и зарубежного опыта ремонта и реставрации кирпичных и каменных конструкций, включая двадцатилетний опыт автора, полученный им при выполнении подобных работ на объектах различного назначения. А.А. Шилин — д-р техн. наук, проф. кафедры «Строительство подземных сооружений и шахт» МГГУ (ген. директор ЗАО «Триада-Холдинг»). Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Шахтное и подземное строительство» направления подготовки «Горное дело». Может быть полезно сотрудникам проектных и ремонтно-строительных организаций, а также представителям службы заказчика. 9 785986 721552
ПРЕДИСЛОВИЕ Сегодня в нашей стране формируется новый сектор рынка строительства — капитальные частные и индивидуальные постройки, большая часть которых возводится с использованием кирпича и камня. В отделке, внешней и внутренней, присутствуют различные сорта камня: песчаники, известняки, граниты, мраморы и пр. Качество проектных и строительных работ, как правило, не привязано к длительной эксплуатации сооружений, что способствует быстрому накоплению повреждений под воздействием окружающей среды. К основным повреждениям относят отказ гидроизоляционной системы, включая гидроизоляционную мембрану, дренаж, тепло- и пароизоляцию, водоудаление, вентиляцию и кондиционирование воздуха. Проникновение влаги в конструкции в условиях нашего климата приводит к накоплению повреждений со скоростью в 8–10 раз большей, чем в Европе, Америке и других странах. В связи с этим необходимо использование инженерных методов ремонта и поддержания конструкций. Кроме того, имеется большое количество старых зданий и сооружений федерального и регионального значения, находящихся в различной собственности, которые требуют серьезного внимания как с точки зрения их поддержания, так и с точки зрения реконструкций и реставрации. Поэтому автор, имеющий большой опыт производственной, преподавательской, научно-исследовательской и проектной работы, попытался на доступном уровне описать необходимые действия, которые следует выполнять при обследовании зданий и сооружений, производстве работ по их защите и ремонту. При написании книги им был использован опыт работы в европейских странах, отечественный и полученный лично за последние 20 лет.
Автор приносит глубокую благодарность сотрудникам ЗАО «Триада-Холдинг» С.Ю. Ларионцеву, М.О. Дадашевой, Е.А. Павловской за оказанную помощь в оформлении работы. Автор искренне признателен Б.А. Бердичевскому (ООО «Восток», Киев, Украина), Е.Б. Лашковой и В.Ю. Смоленкову (ООО «Геоизол», Санкт-Петербург, Россия) за предоставленные фотографии и советы. Форзац и рисунки художника Дениса Чернова. Фотографии автора книги А.А. Шилина.
ВВЕДЕНИЕ Работы, направленные на продление сроков существования зданий и сооружений, могут быть разделены на четыре вида: сохранение (консервация), восстановление (реставрация), воссоздание и ремонт. В зависимости от необходимости эти виды работ могут проводиться одновременно на одном объекте. Сохранение (консервация) состоит в проведении мероприятий, направленных на предохранение существующих элементов здания от коррозии — выветривания. Ставится задача — обеспечить дальнейшее существование объектов свыше установленных сроков, без изменения облика, сохраняя без переделок подлинные исторические, архитектурные и инженерные конструкции и формы. В процессе работы должны применяться известные научные методы, помогающие уменьшить влияние воздействий окружающей среды. Восстановление (реставрация). Основная цель ее — придать старым зданиям, часто испорченным перестройками, первоначальный (или промежуточный) художественный образ. Термин «реставрация» часто неправильно относят ко всем видам работ, проводящимся в старых зданиях и памятниках архитектуры, например, к укреплению основания или устройству дренажа. Воссоздание (возведение копии взамен утраченного подлинника) осуществляется в случае полной утраты или обращения в руины какого-либо исторического или художественного ценного здания [1]. Ремонтные работы преследуют следующую цель — устранение крупных или мелких повреждений, возникающих в процессе эксплуатации сооружений. Основную роль в разработке решения по выбору вида, способа, технологии и объемов работ играет диагностика сооружения.
ДИАГНОСТИКА ПОВРЕЖДЕНИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ В КИРПИЧНОЙ И КАМЕННОЙ КЛАДКЕ При устранении повреждений, связанных с состоянием каменной кладки, необходимо вначале определить их характер и объемы, выявить причины возникновения и только после этого принять решение о способе проведения работ, посредством которого можно остановить процесс разрушения как таковой, а не только его последствия, выбрать определенную технологию и материалы. Неточная диагностика может привести к выбору неэффективной или даже вредной технологии ремонта, использование которой вместо улучшения состояния сооружения вызывает его ухудшение. Обследованием и принятием решений по необходимости, объемам и качеству работ должны заниматься специалисты, имеющие значительный опыт работ по защите, реставрации и ремонту конструкций. Они должны быстро диагностировать стандартные повреждения, возникающие из-за подтекания водосточных труб и желобов, нарушения в работе дренажной системы, разрушение поясов и карнизов, отслоение штукатурки и краски здания. Однако более серьезные повреждения могут потребовать детального и полного обследования, сбора большого объема информации, проведения геологических, гидрогеологиче ских и архивных исследований, измерения влаги, содержащейся в конструкциях, прочности, пористости, лабораторного анализа раствора кладки или материала кирпичей и камня, наблюдения за температурой и влажностью окружающего воздуха в течение определенного интервала времени и пр. Вследствие этого необходимо привлечение специалистов узкого профиля, которые часто обладают незначительным опытом в области диагностики, ремонта и реставрации строительных конструкций и сооружений.
При больших размерах сооружения, наличии его исторической ценности или повышенной сложности решаемых задач может понадобиться значительный промежуток времени, возможно целый год, для того чтобы по результатам обследования с учетом сезонного изменения температуры и влажности точно поставить диагноз, указать причины, объемы и темпы накопления повреждений. Во избежание ошибок при выборе технологии ремонта и материалов не нужно торопиться с выводами, а следует осуществить опытные работы, на основании которых и принять взвешенное решение. Такой подход особенно важен при обследовании зданий, представляющих историческую и художественную ценность, где совершенно необходимо сохранить внешний облик и фактуру материалов. Диагностика сооружений подразделяется на визуальную (вид I) и детальную (вид II). Потребность, осуществление и объемы работ последней зависят от многих факторов, безусловно включающих в себя и экономические. Если рассматривать состояние конструкций зданий, то при визуальной диагностике необходимо ориентироваться, на наиболее типичные и простые повреждения, которые могут быть устранены с использованием стандартных решений (табл. 1). Таблица 1 № п/п Повреждение конструкций Возможное решение по устранению повреждений 1 Выпучивание кладки стен а) Закрепить участок стены к основной конструкции анкерами; б) перестроить стену 2 Трещины: а) вследствие нестабильности грунтов основания; а) Улучшить дренаж; б) удалить деревья вокруг здания; в) увеличить ширину фундамента б) по причинам нестабильности основания и конструкции фундамента; Отремонтировать или переделать фундамент, усилить основание в) из-за нестабильности конструкции стен; Отремонтировать или заменить конструкции стен
№ п/п Повреждение конструкций Возможное решение по устранению повреждений г) в кирпиче и кирпичной кладке; Заменить потрескавшийся кирпич, отремонтировать с использованием растворов на основе минеральных вяжущих или органических смол д) в камне; а) Заполнить минеральным раствором; б) отремонтировать с использованием органических смол или заменить камень е) в заполненных раствором швах Расчистить и зачеканить швы еще раз 3 Состарившаяся или разрушенная кладка стен: а) потеря общего вида; Провести обследование для выявления причины и определения скорости старения б) небольшие, несущественные повреждения; Подумать о том, чтобы оставить все в первоначальном виде в) отдельные повреждения кирпича и камня а) Заменить отдельные элементы; б) отремонтировать с помощью инъекций минеральным или органическим раствором; в) произвести вычинку с использованием композитного ремонтного материала либо выполнить вставки натуральными материалами; г) произвести усиление элементов с использованием нагельного или другого крепления 4 Повреждения арок или перемычек над проемами: а) нарушение общего вида, связанное с разрушением раствора или его отсутствием в кладке; Заполнить швы между кирпичами или блоками б) нарушение несущей способности конструкции; Произвести усиление или замену конструкции в) грязь или пятнистость при отсутствии угрозы целостности конструкции; а) Рассмотреть возможность оставить все в первоначальном виде; б) выбрать метод и способ очистки в соответствии с типом загрязнения и видом кладки Продолжение табл. 1
№ п/п Повреждение конструкций Возможное решение по устранению повреждений г) грязь и пятнистость при наличии угрозы целостности конструкции; а) Провести исследование для выявления и устранения причин; б) выбрать метод и способ очистки в соответствии с типом загрязнения и видом кладки д) намокание конструкции через крышу, окна; Отремонтировать крышу, окна, карнизы е) намокание конструкции стены от дождевой воды; Нанести краску, штукатурку или выполнить гидрофобизацию ж) проникновение воды в стены из фундамента а) Улучшить дренажную систему; б) произвести гидроизоляционные работы; в) удалить культурный слой вокруг сооружения На этапе выполнения визуального обследования (диагностика I-го вида) составляют заключение и выдают решения по поставленным в техническом задании задачам. Обследование сооружения начинается с изучения его внешнего вида, конструкции и материалов, из которых оно выполнено. Внешний вид сооружения во многом зависит от материалов, используемых для его отделки и облицовки. Так как диагностике чаще всего подвергаются здания старой постройки, то чрезвычайно важно знать свойства мате риалов и технические решения, которые были использованы во время его строительства. Как правило, на основании визуальных обследований можно обоснованно осуществить только профилактический ремонт. Для того чтобы после такого ремонта можно было говорить о хорошем состоянии здания, требуется чаще всего проведение комплекса мероприятий, направленных на восстановление кладки и других элементов постройки, нанесение различных пропиток и красок. К таким работам относятся: замена или ремонт покрытия кровли, восстановление парапетов, вентиляционных уст Окончание табл. 1
ройств, труб, фартуков, желобов для сбора воды; ремонт и покраска карнизов, поясов, сандиков; заполнение раствором швов; инъекция и заполнение трещин; гидрофобизация и покраска кирпичной кладки; стабилизация выпучивания кладки и восстановление ее структуры; замена и ремонт водосточных труб; заделка мест отслоения штукатурки; очистка, грунтовка, покраска различных поверхностей, в том числе деревянных и металлических деталей; восстановление дренажа и отмостки, тротуарного покрытия; укрепление ступеней лестниц, балясин, цокольных плит и т.п. Специалисты, которые осуществляют визуальную диагностику, должны понимать: если здание нуждается в капитальном ремонте или реставрации, то ни о каком первоначальном профилактическом ремонте не может быть и речи, так как он не устранит все причины разрушения конструкций, а может способствовать появлению и накоплению новых. На эксплуатацию кирпичных и каменных конструкций оказывают влияние различные силы и воздействия. От качества проектных и строительных работ во многом зависит долговечность построек. Грамотно возведенное сооружение может воспринимать проектные нагрузки большой период времени, в то время как здание со слабыми фундаментами или другими элементами, незащищенными от воздействия воды, неустойчивыми к деформациям или выполненными из кирпича и камня низкого качества, разрушаются очень быстро. К основным факторам, вызывающим разрушение кирпичных и каменных конструкций, можно отнести следующие: наличие избыточной влаги внутри кладки, которая приводит, например, к разрушительному воздействию кристаллизующихся солевых растворов или их циклическому замораживанию-оттаиванию; просачивание воды через стены, вызывающее неравномерные осадки или разрушение материалов и приводящее к ржавлению металлических деталей, гниению дерева, а также способствующее накоплению других конструкционных повреждений; • •
подвижки здания, связанные с нестабильностью грунта основания, недостаточной несущей способностью и прочностью фундамента и других конструкций. Меньшее, но также существенное влияние могут оказывать: динамическое воздействие от движения транспорта; неравномерное расширение или сжатие конструкций, вызывающее возникновение локальных внутренних напряжений, при которых части здания по-разному реагируют на температурные изменения; неверный выбор ремонтных технологий, таких как обработка бучардой, пескоструйная очистка, которая убирает глянцевый слой кирпича или карбонатную корку известняка, что значительно повышает их гидрофильность; нанесение на поверхность кладки непроницаемых покрытий и пр.; механические воздействия, включая случайные и полученные в результате нормальной эксплуатации; химическое разупрочнение, вызванное воздействием загрязняющих веществ из окружающей среды, мхов, лишайников, грибков; абразивный износ конструкций, в том числе при воздействии ветра и переносимых им твердых частиц. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ВИЗУАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ (ВИД I) Перед тем как предпринять какие-либо работы, важно оценить архитектурную и историческую значимость здания и понять, какова, например, роль кладки в его общем облике. Это поможет в выборе технологии ремонта, способной поддержать целостность конструкций, не повреждая отдельных элементов и материалов, определяющих внешний облик. Объем визуальной диагностики основывается на техническом задании, которое выдается заказчиком. Чаще всего оно разрабатывается им совместно с подрядчиком, который по договору и будет выполнять обследование. • • • • • • •