Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Разработка проекта диагностирования и предупреждения износа здания в процессе эксплуатации

Покупка
Новинка
Артикул: 818367.01.99
Доступ онлайн
150 ₽
В корзину
В учебно-методическом пособии рассмотрены воздействия эксплуатационной среды и технических мероприятий на изменение параметров эксплуатационных качеств зданий, описаны методы предупреждения износа элементов зданий, даны методические рекомендации к курсовому проектированию, практическим занятиям и самостоятельной работе. Для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль «Техническая эксплуатация объектов жилищно-коммунального хозяйства и городской инфраструктуры».
Дементьева, М. Е. Разработка проекта диагностирования и предупреждения износа здания в процессе эксплуатации : учебно-методическое пособие / М. Е. Дементьева. - Москва : МИСИ-Московский государственный строительный университет, 2019. - 46 с. - ISBN 978-5-7264-2042-4. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/2119936 (дата обращения: 20.04.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
УДК 69.059
ББК 38.7-08

Д30

Рецензенты:

член-корреспондент РААСН, доктор технических наук, профессор В.И. Римшин,  

профессор кафедры жилищно-коммунального комплекса НИУ МГСУ;

доцент, кандидат технических наук Н.П. Умнякова, 

заместитель директора по научной работе НИИСФ РААСН

 
Дементьева, М.Е.

Д30  
Разработка проекта диагностирования и предупреждения износа здания в процессе эксплу-

атации [Электронный ресурс] : учебно-методическое пособие / М.Е. Дементьева ; Министерство 
науки и высшего образования Российской Федерации, Национальный исследовательский 
Мос ковский государственный строительный университет, кафедра жилищно-коммунального 
комплекса. — Электрон. дан. и прогр. (2,1 Мб). — Мос ква : Издательство МИСИ – МГСУ, 
2019. — Режим доступа: http://lib.mgsu.ru/Scripts/irbis64r_91/cgiirbis_64. exe?C21COM= F&I21DBN= 
IBIS&P21DBN=IBIS — Загл. с титул. экрана.

 
 
ISBN 978-5-7264-2042-4

В учебно-методическом пособии рассмотрены воздействия эксплуатационной среды и технических 

мероприятий на изменение параметров эксплуатационных качеств зданий, описаны методы предупреждения 
износа элементов зданий, даны методические рекомендации к курсовому проектированию, практическим 
занятиям и самостоятельной работе.

Для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль «Техническая экс-

плуатация объектов жилищно-коммунального хозяйства и городской инфраструктуры».

Учебное электронное издание

© Национальный исследовательский 

Московский государственный 
строительный университет, 2019
Редактор Т.Н. Донина

Корректор Л.В. Светличная

Верстка и дизайн титульного экрана Д.Л. Разумного 

Для создания электронного издания использовано:

Microsoft Word 2010, Adobe InDesign CS6, ПО Adobe Acrobat

Подписано к использованию 22.11.2019 г. Объем данных 2,1 Мб.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования 

«Национальный исследовательский 

Московский государственный строительный университет».

129337, Москва, Ярославское ш., 26.

Издательство МИСИ — МГСУ. 

Тел.: (495) 287-49-14, вн. 13-71, (499) 188-29-75, (499) 183-97-95.

E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru
Оглавление

Введение ............................................................................................................................................................................  5
1. ОСНОВЫ ОЦЕНКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ 

ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ  ....................................................................................................................................  6
1.1. Диагностика состояния элементов зданий и сооружений ..............................................................................  6
1.2. Эксплуатационные требования к зданиям и сооружениям ............................................................................  6

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗНОСА МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ 

И СООРУЖЕНИЙ  ......................................................................................................................................................  7
2.1. Основы старения и разрушения. Предельное состояние ................................................................................  7
2.2. Особенности разрушения металлических конструкций ................................................................................  7
2.3. Особенности разрушения каменных, бетонных и железобетонных конструкций.....................................  8
2.4. Особенности разрушения конструкций из деревянных и полимерных материалов ..................................  9
3. ВОЗДЕЙСТВИЕ СРЕДЫ И ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ НА ПАРАМЕТРЫ 

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ..................................................................10
3.1. Классификация воздействий. Параметры агрессивности среды ...................................................................10
3.2. Нарушения правил эксплуатации и их последствия .......................................................................................10
4. МЕТОДЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ИЗНОСА  ............................................................................................................12
4.1. Методы защиты металлических конструкций .................................................................................................12
4.2. Методы защиты каменных, бетонных и железобетонных конструкций .....................................................12
4.3. Методы защиты конструкций из деревянных и полимерных материалов ..................................................14

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ «МЕТОДЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ИЗНОСА ЭЛЕМЕНТОВ 

ЗДАНИЙ»  ....................................................................................................................................................................14
Работа 1. Выбор метода устранения износа железобетонной конструкции 

по результатам оценки изменения ее эксплуатационных характеристик .......................................................14
Работа 2. Оценка эффективности изоляционного покрытия для предупреждения износа 
металлоконструкции ...............................................................................................................................................18
Работа 3. Прогнозирование скорости износа железобетонной конструкции под воздействием 
механических деформаций ....................................................................................................................................20

Работа 4. Прогнозирование скорости разрушения бетонной конструкции с учетом физико-

химических воздействий ........................................................................................................................................22
Работа 5. Расчет параметров станции катодной защиты подземной металлоконструкции 
для предупреждения ее износа ..............................................................................................................................23
Работа 6. Методы защиты железобетонных конструкций от износа ...................................................................26
Работа 7. Расчет параметров активного метода электроосмотического осушения  
бетонной конструкции ............................................................................................................................................27
Работа 8. Расчет установок для конвективного осушения конструкций заглубленной  
части здания .............................................................................................................................................................29

Примерные вопросы к практическим занятиям ..........................................................................................................31
РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА «РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА 

ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ИЗНОСА ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО ЗДАНИЯ»  ...........32

РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ..........................................................43
Заключение  ......................................................................................................................................................................45
Библиографический список ............................................................................................................................................46
ВВЕДЕНИЕ

Учебно-методическое пособие предназначено для изучения теоретического курса по дисципли-

не «Физико-химические методы предупреждения износа элементов зданий» и формирования практических 
навыков в ходе выполнения заданий курсового проектирования, практических занятий 
и самостоятельной работы по указанной дисциплине.

Теоретическая часть дисциплины позволяет составить наиболее полное представление о ме-

ханизмах износа и разрушения строительных материалов и конструкций зданий в процессе эксплуатации, 
об основах определения и расчета их фактических физико-механических параметров 
и оценке их соответствия действующим требованиям, а также о принципах выбора целесообразных 
решений по предупреждению повреждений зданий. 

Выполнение курсового проекта формирует навыки и умения по:

 – анализу результатов технического заключения и составлению технического задания на устранение 
износа при планировании капитального ремонта, реконструкции здания;

 – определению наиболее значимых факторов изменения параметров эксплуатационных качеств 
исследуемых объектов;

 – выбору, расчету и обоснованию методов устранения и предупреждения износа элементов зданий.

Практические занятия направлены на достижение результатов по:

 – формированию навыков обработки результатов обследований и испытаний конструкций эксплуатируемых 
зданий;

 – умению анализировать причины явлений, приводящих к изменению условий эксплуатации;
 – умению выбирать материалы, обеспечивающие требуемые показатели безопасности, экономич-

ности и эффективности функционирования сооружений в конкретных условиях и воздействиях;

 – формированию навыков расчета параметров эксплуатационных качеств изучаемых объектов. 
1. ОСНОВЫ ОЦЕНКИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ 

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

1.1. Диагностика состояния элементов зданий и сооружений

Диагностика технического состояния — совокупность аналитических и исследовательских меро-

приятий для оценки прочности конструкции, эксплуатационных характеристик, а также выявления 
дефектов конструкций. В некоторых ситуациях необходимо оценить техническое состояние только одной 
определенной строительной конструкции, в других — определить состояние и остаточную несущую 
способность всего здания. Объем необходимых работ оценивается на основании целей заказчика. 
Виды обследований классифицируют по:

 – полноте обхвата (выборочные и сплошные);
 – уровню проведения (государственные, ведомственные, специализированные, эксплуатационные);
 – времени организации (постоянные, периодические плановые, внеплановые);
 – методам и средствам выполнения (визуальные, инструментальные).
Формами оценки соответствия обследуемого объекта требованиям качества являются:
 – приемка и ввод в эксплуатацию объекта, строительство, реконструкция или капитальный ремонт 

которого закончены;

 – эксплуатационный контроль (осмотры эксплуатационной организацией с регистрацией в журна-

лах эксплуатации);

 – инструментальный контроль (лабораторные измерения и обследования);
 – государственный контроль (надзор);
 – добровольная сертификация. 
В общем виде алгоритм обследования включает следующие этапы:
1. Постановка задач, которые должны решаться в ходе обследования.
2. Установка приоритетности обследования. При стандартных сезонных обследованиях и обследо-

ваниях перед планированием капитального ремонта существует определенная программа, описывающая 
последовательность действий. В случае нестандартных ситуаций (стихийных бедствий, техногенных 
воздействий, нарушений правил эксплуатации) возникает необходимость установки приоритета 
в обследовании тех элементов, для которых существует угроза обрушения, серьезного нарушения безопасности 
и здоровья, а также нарушения технологических процессов в здании. 

3. Выполнение работ (обследование, техническая экспертиза, мониторинг и т.д.).
4. Сбор, систематизация и обобщение результатов работ технического надзора (обработка инфор-

мации, составление заключений о техническом состоянии).

5. Принятие решения по видам, составу и срокам выполнения восстановительных работ.

1.2. Эксплуатационные требования к зданиям и сооружениям

Здание — сложный технический объект, состоящий из множества конструктивных элементов, 

узлов и инженерных систем, а также совокупности помещений различного функционального назначения, 
включая прилегающую территорию, которая также делится на различные функциональные 
зоны. К каждой из этих составляющих предъявляются свои специфические требования, определяемые 
материалом изделия, функциональным назначением, условиями работы.

Эксплуатационные требования подразделяются на общие, специальные и индивидуальные. Об-

щие требования предъявляются ко всем зданиям и сооружениям и указываются в нормах и технических 
условиях на проектирование, специальные — к отдельным группам зданий, отличающимся 
спецификой назначения или технологией производства, и указываются в техническом задании, индивидуальные — 
приведены в проектной документации к каждому зданию. 

К общим эксплуатационным требованиям можно отнести безопасность, комфортность, надеж-

ность, экономичность. Эти требования объединяются под общим понятием — параметры эксплуатационного 
качества здания (ПЭК). Это всесторонние характеристики, отвечающие требованиям 
протекающего в нем процесса с учетом особенностей внешних воздействий. Выделяют 4 группы 
ПЭК, оценка которых производится в ходе обследований: 

 – физико-технические (прочность, деформативность, герметичность, теплозащита, звукоизоля-

ция и т.п.);
– архитектурные (площадь, объем, высота, функциональность помещений и т.п.);
 – технологические (температурно-влажностный режим, освещенность, аэрация и т.п.);
 – экономические (затраты на возведение, эксплуатацию, ресурсообеспечение и т.д.).

В процессе эксплуатации происходит ухудшение ПЭК, приводящее к изменению технического 

состояния или совокупного износа, что является основанием для планирования ремонтно-строительных 
работ. 

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗНОСА 

МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

2.1. Основы старения и разрушения. Предельное состояние

Для прогноза поведения элементов зданий при эксплуатации и для выбора оптимальных реше-

ний по устранению их износа необходимо иметь непосредственные зависимости протекания процесса 
старения во времени. Однако сложность этого явления не позволяет на этапе эксплуатации получать 
такие зависимости, поэтому используются физические и химические законы, отражающие 
наиболее существенные стороны процесса износа, и показатели, по которым можно косвенно судить 
о его интенсивности.

Закономерности, описывающие взаимосвязи обратимых процессов (когда после прекращения дей-

ствия внешних факторов материал и соответственно конструктивный элемент возвращаются в исходное 
состояние) называются законами состояния. Их подразделяют на статические, когда в функциональную 
зависимость, описывающую связь между входными и выходными параметрами, фактор 
времени не входит, и на переходные, где учитывается изменение выходных параметров во времени.

Закономерности, которые описывают необратимые процессы и, следовательно, позволяют оценить 

те изменения начальных свойств строительных материалов, которые происходят или могут происходить 
в процессе эксплуатации элемента, называются законами старения. Они позволяют не только 
прогнозировать ход процесса старения, но и выявлять наиболее существенные факторы, влияющие 
на интенсивность процесса износа. 

Для возникновения процесса износа должен быть превышен определенный уровень нагрузок, ско-

ростей, температур или других параметров, определяющих его протекание. Этот начальный уровень, 
или порог чувствительности, особенно надо знать для быстропротекающих процессов старения, когда 
после возникновения процесса идет его интенсивное лавинообразное развитие. Часто порог чувствительности 
связывают с некоторым энергетическим уровнем, определяемым энергией активации, 
начиная с которого может идти процесс изменения свойств материала в результате перемещений, перегруппировок 
элементарных частиц (атомов, молекул, электронов, протонов и др.) и изменения их 
положения в кристаллической решетке. Скорость данного процесса тем больше, чем большее число 
частиц обладает энергией выше, чем энергия активации.

Таким образом, любой строительный материал, если рассматривать его с точки зрения физиче-

ских, химических и биологических процессов, происходящих в нем, проходит через определенные 
стадии, характеризующиеся изменением эксплуатационных характеристик: нарушение на уровне микроструктуры 
материала (микроскопические дефекты) → макроскопическое повреждение (проявляющееся 
в виде износа и старения) → разрушение.

2.2. Особенности разрушения металлических конструкций

Большинство металлических конструкций разрушается в процессе электрохимической корро-

зии. При контакте с окружающей средой на поверхности конструкции появляется водная пленка 
с растворенными примесями, находящимися как на поверхности конструкции, так и в окружающей 
среде. При электрохимической коррозии происходит разделение металлоконструкции на две 
зоны: 1) на анодных участках происходит переход ионов металла в раствор и образование нейтральных 
молекул, а освободившиеся электроны, оставаясь в металле, движутся к катодному участку; 
2) на катодных участках избыточные электроны поглощаются ионами, атомами или молекулами 
электролита, которые восстанавливаются. Скорость протекания коррозии зависит от скорости протекания 
самого медленного из процессов восстановления. 
Особенность коррозионного разрушения подземных металлических конструкций обусловлена 

одновременным действием почвенной среды, усиленной влиянием блуждающих токов, и биокор-
розии. Почва имеет пористую структуру, заполненную водой и газами. Коррозионная активность 
грунта обусловлена его неоднородностью, неравномерным доступом кислорода к различным участкам 
подземных конструкций, различными химическим составом, характером и количеством водорастворимой 
части в грунте. В месте интенсивного доступа кислорода образуется катодный участок, 
а в глинистых грунтах, где доступ кислорода затруднен, — анодный. Наиболее интенсивное 
разрушение происходит на стыке анодной и катодной зон. Большая протяженность трубопроводов 
приводит к контакту с грунтами различного химического состава, следовательно, к появлению 
анодных и катодных участков. Наибольшему повреждению подвергаются трубопроводы, проложенные 
под дорожными покрытиями, как менее аэрируемые. Разрушение происходит в виде язв, 
пятен в местах нарушения адгезии изоляции к поверхности металлоконструкции.

В условиях города рельсовый транспорт является источником блуждающих токов. Утечка тока 

в грунт происходит, если в электрической сети имеются участки, на которых электрическое сопротивление 
превышает сопротивление протекания тока в грунте. Ток из грунта может попадать на подземную 
металлоконструкцию в месте нарушения изоляции, где образуется катодный участок, и протекать 
по конструкции как по проводнику значительные расстояния, образуя нейтральную зону. В 
месте выхода блуждающих токов из конструкции образуется анодная зона, и вместе с ними ионы металла 
стекают в грунт, приводя к образованию точечных и язвенных коррозионных повреждений.

2.3. Особенности разрушения каменных, бетонных и железобетонных конструкций

Износ конструкций из каменных, бетонных, железобетонных материалов протекает в результа-

те химических, механических, биологических воздействий, а также в результате их комплексного 
воздействия. Вид коррозионных процессов зависит от местоположения конструкции в здании и характера 
среды.

Выщелачивание бетона — физические процессы растворения и выноса цементного камня 

из структуры бетона, которые происходят вследствие фильтрации пресной воды через тело конструкции. 
Растворенные вещества мигрируют вдоль наружного слоя конструкции. Если скорость 
фильтрации соизмерима со скоростью испарения влаги, то на поверхности конструкции образуется 
защитный слой как результат химического взаимодействия выносимого вещества с химическими 
составляющими атмосферы, происходит так называемое самозалечивание бетона. Наиболее часто 
коррозия этого вида встречается при действии на бетон быстротекущих вод (течи в кровле, из трубопровода) 
или при фильтрации вод с малой жесткостью. Во многих случаях при отсутствии постоянного 
увлажнения карбонатная оболочка является самозащитой конструкции, поэтому не сто́ит 
без изучения ее состояния и выработки мер защиты удалять высолы. 

Химическая коррозия происходит под воздействием растворов кислот, щелочей, солей, которые 

вступают в химическую реакцию с составляющими цементного камня. При этом происходят процессы 
выноса цементирующих составляющих на поверхность конструкции и образования продуктов 
коррозии, не обладающих вяжущими свойствами. Например, агрессивно воздействуют на бетоны 
хлориды. Причинами повреждения конструкций являются, с одной стороны, проникание 
в бетон хлоридов, утрата защитного действия бетона по отношению к стали, развитие коррозии арматуры 
и закладных деталей, с другой — взаимодействие хлористого водорода с гидратом окиси 
кальция, вследствие чего образуется аморфный гигроскопичный хлористый кальций и происходит 
ярко выраженное послойное разрушение бетона. При этом, как и при действии других кислых газов, 
наблюдается четкая граница между разрушенным и здоровым бетоном.

Разрушение бетона при кристаллизации солей вызвано химическими процессами, в результа-

те которых образуются слаборастворимые вещества, кристаллизующиеся с большим увеличением 
объёма твердых фаз. Одним из наиболее распространенных (после углекислоты) кислых газов является 
сернистый газ, который содержится в атмосфере городов и многих промышленных предприятий. 
Продукты гидратации клинкера термодинамически не устойчивы к действию сернистого газа, 
причем наименее неустойчив гидрат окиси кальция. Продуктом реакции является обычно двувод-
ный гипс. Образование гипса сопровождается увеличением объема твердой фазы. Первоначально 
гипс, заполняя поры, уплотняет структуру бетона и вызывает некоторое увеличение прочности 
на сжатие. Затем под давлением растущих кристаллов гипса происходит рост внутренних напряже-
ний и структура бетона разрушается. Процесс кристаллизации может протекать со значительной 
скоростью, и в течение нескольких лет после ввода в эксплуатацию конструкция может разрушиться. 
Разрушение бетона проявляется сначала в виде шелушения его поверхности, затем в виде местного 
разбухания и искривления конструктивных элементов.

2.4. Особенности разрушения конструкций из деревянных и полимерных материалов

Деревянные конструкции и сооружения могут служить десятки и даже сотни лет. Однако если 

не учесть отрицательные эксплуатационные качества древесины в проекте или при возведении, 
а в процессе длительной эксплуатации не принять меры по устранению условий, способствующих 
разрушению древесины, деревянные элементы зданий могут быстро (буквально в течение нескольких 
месяцев) выйти из строя.

Долговечность деревянных конструкций зависит от следующих физико-механических свойств 

древесины как строительного материала: особенностей анатомического строения и тонкой структуры 
ее клеточных оболочек; неоднородности строения; химической стойкости в слабоагрессивной 
эксплуатационной среде; подверженности гниению; гигроскопичности; возгораемости.

Гниение древесины является следствием разрушительной деятельности растительных организ-

мов. Все известные виды грибов делятся на 4 группы: плесневые, лесные, складские, домовые. Плесени 
практически не вызывают понижения механической прочности древесины. Разрушение лигнина, 
производимое лесными и некоторыми видами складских грибов, называют коррозионной 
гнилью. Домовые и отдельные складские грибы разрушают основной скелет древесины — целлюлозу — 
и вызывают деструктивную гниль, которая характеризуется возникновением на пораженных 
ею поверхностях продольных и поперечных трещин. В эксплуатируемых зданиях и сооружениях 
деревянные конструкции поражаются в основном домовыми грибами. Условиями, способствующими 
развитию дереворазрушающих грибов, являются: влажность древесины в интервале 25–70 %; 
температура воздуха от 3 до 45 °С; застойный воздух (со скоростю движения менее 0,001 м/с); наличие 
грибковых спор (практически повсеместно, где есть древесина).

Интенсивность износа полимерных материалов зависит от следующих их физико-механических 

свойств: особенностей состава полимеров, определяющих их свойства; подверженности старению 
(деструкции); режимов и условий применения.

Окислительная деструкция происходит под воздействием кислорода. Молекулы кислорода присо-

единяются к звеньям молекул полимерного материала, в результате чего образуются окислительные 
группы — гидро-, карбоксильные, пероксидные и др. Скорость образования этих групп увеличивается 
с повышением температуры окружающей среды и под воздействием облучения светом (ультрафиолетовой 
его части). Они стимулируют вторичные реакции, вызывающие разрушение полимера.

Механическая деструкция характерна для конструкций, подвергаемых в процессе эксплуатации 

воздействиям внешних статических и динамических нагрузок, вследствие влияния которых в материале 
возникает локализация напряжения отдельных молекулярных связей, и они разрушаются. 
Под воздействием нагрузок макромолекулы скользят относительно друг друга, и их ковалентные 
связи разрушаются.

Термическая деструкция происходит под влиянием высоких температур. При этом изменяется 

химический состав звеньев макромолекул, происходит их перегруппировка, нарушается структура 
материала. Термическая деструкция может привести к полному разложению элемента, вплоть до 
образования мономеров. 

Фотохимическая деструкция возникает в результате воздействия агрессивных компонентов 

окружающей среды с участием света.

Химическая деструкция связана с воздействием агрессивных компонентов окружающей сре-

ды (воздуха, пара, грунта и пр.). Чаще всего изменения происходят под воздействием окислительной 
среды.

Биологическая деструкция вызвана воздействием микроорганизмов, которые для своей жизне-

деятельности используют наполнители и пластификаторы, применяемые при изготовлении полимерных 
материалов. Дополнительные внешние признаки биологической деструкции — окраска полимерного 
материала в различные цвета, а также конденсация на поверхности конструкции влаги, 
выделяемой микроорганизмами в процессе жизнедеятельности.
3. ВОЗДЕЙСТВИЕ СРЕДЫ И ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ 

НА ПАРАМЕТРЫ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

3.1. Классификация воздействий. Параметры агрессивности среды

На изменение прочности строительных материалов оказывают влияние механические воздей-

ствия, поскольку в процессе эксплуатации могут изменяться вид нагрузки, скорость ее приложения 
и длительность воздействия. Однако на износ строительных конструкций наибольшее влияние оказывают 
химические составляющие эксплуатационной среды. По отношению к сухим материалам 
конструкций газообразная среда не агрессивна, но поверхность строительных конструкций практически 
всегда содержит адсорбированную из атмосферы влагу, в результате чего на ней образуется 
тонкий слой насыщенного раствора минеральных веществ. При повышении температуры растворов 
степень их агрессивности возрастает. 

Увлажнение конструкций может быть: непосредственное — атмосферными осадками при косом 

дожде, снеге; капиллярное — грунтовыми водами при повреждении гидроизоляции; биологическое, 
обусловленное самоувлажнением в процессе гниения деревянных конструкций и в результате жизнедеятельности 
микроорганизмов; конденсационное — за счет оседания воды из паров, содержащихся 
в воздухе, на охлажденных поверхностях или внутри строительных конструкций; эксплуатационное, 
вызванное мокрыми технологическими процессами, неправильным сбросом воды в ливневую канализацию, 
протечками кровли, неисправными трубопроводными системами и т.д.

Грунтовая влага заслуживает особого внимания, поскольку она является универсальным рас-

творителем твердых веществ, жидкостей и газов. В районах с большим количеством осадков уровень 
грунтовых вод то поднимается, то снижается, и в результате разбавления осадками изменяется 
их карбонатная жесткость. Это усиливает способность вод к выщелачиванию извести из бетонных 
конструкций. В засушливых районах, наоборот, из-за большого испарения влаги увеличивается концентрация 
минеральных солей в воде, что вызывает кристаллизационное разрушение бетонных конструкций. 
Агрессивность грунтовых вод в зависимости от присутствующих в воде соответствующих 
примесей бывает общекислотная, выщелачивающая, сульфатная, магнезиальная и углекислотная.

На скорость коррозии подземных сооружений оказывает влияние температура грунта. В резуль-

тате суточного и годового колебания температур возникает различие в температурах отдельных конструкций, 
что ведет к разности потенциалов между смежными участками и к протеканию между 
ними тока. В зависимости от вида и химического состава изменяется коррозионная активность грунта, 
которая определяется по величине его удельного сопротивления. Этот показатель является обобщенным 
выражением всего комплекса почвенных условий и связывает воедино ряд главнейших факторов, 
таких как влажность, аэрация грунтов, содержание соединений хлора, серы, углерода.

В грунтовой среде присутствуют аэробные и анаэробные бактерии. Например, сульфатовосста-

навливающие бактерии, жизнеспособные при рН = 5,5–9, оказывают непосредственное влияние 
на кинетику электродных реакций металлических конструкций, стимулируя развитие процесса коррозии 
даже при рН ≥ 5,5, вырабатывая вещества-окислители. Железобактерии, существующие при 
рН = 5–8, поглощают железо в ионном виде, используя энергию, выделяемую при окислении железа. 
Таким образом, микроорганизмы могут создавать на поверхности конструкции условия для появления 
локальных коррозионных участков, влиять на скорость коррозионного процесса, участвовать 
в создании коррозионной среды и вызывать изменение стойкости защитного покрытия. Данные факторы 
часто действуют совокупно. Наряду с факторами, ускоряющими коррозию строительных материалов, 
в водной и грунтовой средах содержатся вещества, способные замедлять ее. К таким веществам 
можно отнести карбонаты, фосфаты, силикаты, способные повышать рН среды, образовывать 
нерастворимые на поверхности конструкции соли, замедляющие коррозионный процесс. 

3.2. Нарушения правил эксплуатации и их последствия

Нарушения правил эксплуатации можно разбить на 2 группы: нарушение правил использования 

элементов и помещений здания и несвоевременное восстановление эксплуатационных свойств элементов 
здания.

Наиболее опасными являются нарушения, приводящие к повреждению подземной части здания. На-

пример, подтопление оснований, особенно лессовых, приводит к неравномерным осадкам оснований 
и фундаментов. Замачивание грунтов может быть связано с утечками из инженерных коммуникаций, 
нарушением планировки прилегающей к зданию территории, земляными работами, засорением дренаж-
ных систем и пр. Причинами значительных деформаций и внезапного обрушения несущих конструкций 
является их перегрузка из-за неправомерных перепланировок в помещениях. Частыми нарушениями являются 
протечки в здании из-за неисправной работы санитарно-технических устройств, повреждения 
кровли, которые приводят к преждевременному разрушению фундаментов, стен и перекрытий. 

Многочисленные нарушения происходят при эксплуатации кровель зданий. В частности, при их 

очистке от снега нарушается сплошность покрытия, что приводит к появлению протечек. Часто наблюдается 
засорение водосточных систем: внутренних — из-за попадания в них мусора; наружных — из-за 
образования ледяных пробок. 

Еще одно распространенное повреждение — обледенение свесов скатных кровель из-за повышен-

ных теплопоступлений в чердачное пространство, последствием чего является не только механическое 
повреждение кровельного покрытия при сбивании сосулек, но и замачивание несущих элементов 
стропильной системы и перекрытия в помещении верхнего этажа и как следствие их гниение 
и разрушение.

Характерная ошибка при эксплуатации чердачных помещений — глухая заделка слуховых окон ли-

стами фанеры или остеклением, что не только нарушает режим проветривания несущих конструкций, 
но и приводит в летний период к повышению температуры внутри чердачного помещения более 50 °С, 
особенно при использовании в покрытии кровельного железа. По этой причине наблюдается разрыв 
нижних растянутых поясов деревянных ферм из-за «текучести» древесины при высоких температурах.

Балки чердачных перекрытий в старых зданиях часто полностью засыпаются шлаком, что ведет к по-

верхностному загниванию деревянных балок на глубину 2–3 см. Другой ошибкой становится обертывание 
толем опорных концов балок или даже полное обертывание толем балок по всей длине, что способствует 
конденсации влаги на поверхности древесины и препятствует проветриванию конструкций. 

Одним из опасных источников эксплуатационного увлажнения является конденсация влаги, кото-

рая связана с перепадом температуры. Такое увлажнение конструкций может быть связано, в частности, 
с повреждением пароизоляции с теплой стороны здания, застоем воздуха, т.е. отсутствием проветривания. 
Примером может служить гниение деревянных конструкций в совмещенной крыше без 
воздушного зазора, поскольку нет отвода водяных паров. Уменьшение толщины наружных стен в местах 
устройства гнезд для концов деревянных и металлических балок междуэтажных перекрытий приводит 
к переохлаждению гнезда и к возможности конденсационного увлажнения его в зимнее время. 
Из-за разной теплопроводности и теплоемкости строительных материалов в верхней части кирпичного 
цоколя влаги выпадает больше, чем на венцах рубленой деревянной стены, поэтому необходимо отделять 
деревянные элементы зданий от каменных не только гидро-, но и теплоизолирующей прокладкой. 
При частых изменениях температурно-влажностного режима в помещениях клеевые швы нередко расслаиваются 
вследствие явлений усушки и разбухания. Расслаивание начинается у плохо выполненных 
стыков досок, в местах непроклея и в местах с пороками древесины.

Также одной из причин интенсивного износа строительных материалов в процессе эксплуатации 

является неправильный подбор материалов, имеющих разную плотность. Например, при стыке известняка 
и песчаника скорее разрушается песчаник. Известняк с более крупными порами быстрее впитывает 
влагу и отдает ее плотному песчанику, имеющему мелкие поры. Соли, растворенные в известняке 
и привнесенные в песчаник, кристаллизуются и создают поровые напряжения. Аналогичные явления 
происходят в швах каменной кладки — при использовании раствора более плотного состава, чем материал 
кладки, раствор в швах быстро разрушается и выветривается. Одновременно разрушается кирпич 
по кромкам примыкания к раствору, так как в нем скапливается избыточная влага, не успевшая мигрировать 
в раствор. Устройство плотных штукатурок на фасаде приводит к скоплению влаги между 
штукатурным слоем и каменной конструкцией, поскольку миграция влаги в конструкции происходит 
в сторону низких температур. При замерзании влаги возникают напряжения, разрушающие штукатурный 
и поверхностный слои кладки. Поэтому для фасадов обычно используют известково-песчаные растворы, 
имеющие схожий с каменными кладками коэффициент воздухопроницаемости для беспрепятственного 
удаления мигрирующей влаги.

Нарушение периодичности восстановления элементов здания приводит к их ускоренному износу за 

счет нарушения фактурного и защитного слоев, а также необратимых процессов старения строительных 
материалов. Происходит снижение несущей способности конструкций из-за уменьшения сечения 
арматуры, температурно-влажностных деформаций и пр. Особенно опасно нарушение правил эксплуатации, 
периодичности ремонта и технического обслуживания фундаментов, отмосток, стен, кровель, 
инженерных систем, так как от состояния этих конструкций зависят устойчивость и безопасность пребывания 
людей в здании.
4. МЕТОДЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ИЗНОСА

4.1. Методы защиты металлических конструкций

Для защиты металлических конструкций от коррозии существует комплексный подход, заклю-

чающийся: в конструктивной защите — выбор конструктивных решений на стадии проектирования; 
выборе материала — правильный выбор металла в соответствии с особенностями эксплуатации 
и характером агрессивности окружающей среды; воздействии на среду эксплуатации — изменение 
состава эксплуатационной среды для снижения ее коррозионной активности; изоляции сооружения 
от электролитической среды — устройство защитных покрытий металлических конструкций; 
электрохимической защите — изменение электрического потенциала металлоконструкции.

При конструировании по возможности необходимо избегать контакта металлов, имеющих раз-

ный электродный потенциал. Если в этом есть насущная необходимость, то анодные участки выполняют 
значительно большего объема и площади, чем катодные.

К защитным покрытиям предъявляются следующие требования: прочность; эластичность; 

сплошность; непроницаемость для компонентов агрессивной среды; хорошая адгезия с поверхностью 
металлической конструкции; высокая термостойкость; износостойкость; высокая стойкость 
к воздействию окружающей среды; коэффициент линейного расширения, близкий по величине 
к аналогичному коэффициенту металлической конструкции.

К неметаллическим относятся окрасочные, обмазочные и рулонные покрытия (полимерные, поли-

уретановые, битумные, резинобитумные, керамические, пластиковые и т.д.). Окрасочные покрытия наносят 
в основном на конструкции, эксплуатируемые в атмосферной среде. Перед нанесением защитного 
покрытия в условиях эксплуатации поверхность конструкции необходимо очистить от ржавчины, 
провести обезжиривание и технологически правильно уложить изоляционное покрытие. В составе современных 
красок присутствуют преобразователи продуктов коррозии, которые вступают с ними во 
взаимодействие и превращают ржавчину в коррозионно-неактивные соединения. 

Подземные металлические конструкции защищают как изоляционными покрытиями, так 

и уменьшением коррозионной активности грунтовой среды. Известны следующие способы защиты: 
замена среды; обработка среды химическими веществами для нейтрализации ее агрессивности 
(известкование, гидрофобизация и т.д.); изоляция от эксплуатационной среды (прокладка трубопроводов 
в тоннелях, коллекторах и пр.).

Электрохимическая защита применяется для предупреждения подземной коррозии металло-

конструкций, а также коррозии, вызванной действием блуждающих токов. Данный метод защиты 
заключается в предотвращении окисления атомов металла на его поверхности. Катодную поляризацию 
металлоконструкции осуществляют с помощью подвода постоянного тока от источника питания 
от станции катодной защиты (СКЗ). 

Протекторная защита металлических конструкций от электрохимической коррозии состоит 

в том, что к защищаемой конструкции присоединяют анодный протектор — какой-либо металл или 
сплав, имеющий в данной коррозионной среде потенциал, меньший, чем у материала защищаемой 
конструкции. При протекании электрического тока через границу защищаемого металла с коррозионной 
средой поверхность защищаемого металла поляризуется катодно, ее потенциал уменьшается, 
что может приводить к почти полному прекращению коррозионного разрушения. При этом на 
поверхности протектора протекает анодный процесс, который постепенно приводит к его растворению, 
поэтому протектор необходимо периодически возобновлять.

4.2. Методы защиты каменных, бетонных и железобетонных конструкций

При выборе методов антикоррозионной защиты каменных, бетонных и железобетонных  кон-

струкций следует учитывать гидрогеологические условия (прочность грунтов, их деформативность, 
водопроницаемость, влажность); условия обводнения конструкций; свойства материала конструкций, 
от которых зависит ее способность к увлажнению; степень и характер агрессивности среды.

К первичной защите относятся: применение добавок, повышающих коррозионную стойкость бе-

тона и его защитную способность по отношению к стальной арматуре и стальным закладным деталям 
и соединительным элементам; снижение проницаемости бетона; соблюдение дополнительных 
расчетных и конструктивных требований при проектировании конструкций. 
Доступ онлайн
150 ₽
В корзину