Повышение прочности, изоляционных и декоративных свойств конструкций промышленных зданий и их комплексов в процессе реконструкции

Усиление фундаментов и элементов каркаса

Опыт обследования многих зданий и сооружений позволяет обобщить наиболее характерные дефекты, которые могут быть в конструкциях. Общими дефектами для зданий из разных материалов могут быть: не соответствующие проекту общие размеры и отметки, отсутствие температурных швов, несоблюдение требований пространственной жесткости зданий (отсутствие диафрагм или связей жесткости) и др. Ниже представлены часто встречающиеся дефекты в конструкциях стен и перекрытий, выполненных из разных материалов. Указанный перечень может служить напоминанием при обследовании, но не является окончательным - всеохватывающим. В каждой конкретной конструкции имеются свои дефекты и повреждения.

Дефекты металлических конструкций:

1. Погнутия, искривления стержневых элементов

2. Выпучивание полок и стенок составных сечений балок и колонн

3. Коррозия элементов и соединений

4. Трещины всех видов

5. Пересечения или примыкания сварных швов друг к другу

6. Резкие перепады сечений элементов

7. Прикрепление узловых фасонок к поясам ферм прерывистыми швами

8. Входящие углы в деталях

9. Дефекты сварных швов (отсутствие подварки корня шва, наплывы, прожоги, перерывы, неполное проплавление, шлаковые включения, поры, трещины, незавареные кратеры, зарубки, надрезы)

10. Отсутствие плавного перехода от металла сварного шва к основному металлу в конструкциях, воспринимающих динамические нагрузки

Дефекты каменных конструкций:

1. Отсутствие перевязки швов и некачественная кладка

2. Трещины в каменной кладке

3. Насыщение влагой и промерзание

4. Расслоение и осыпание кладки, выпадение облицовочных плиток

5. Нарушение вертикальности стен и столбов

6. Отсутствие связей- анкеров с перекрытиями

7. Отсутствие арматурных сеток в простенках, арматуры в перемычках

8. Недостаточная прочность и морозостойкость кирпича и раствора

9. Недостаточная пространственная жесткость здания недостаточное количество поперечных стен, отсутствуют связи и диафрагмы

10. Некачественная вертикальная и горизонтальная гидроизоляция в стенах подвала

11. Малый вынос карниза, что ведет к увлажнению стен

12. Механические повреждения от транспорта и др

13. Дефекты железобетонных конструкций:

14. Отслоение защитного слоя бетона:

15. Коррозия арматуры и закладных деталей

16. Отступление от проекта в армировании несоответствие класса и диаметра шагов арматуры проектным

17. Трещины: усадочные, температурные, осадочные и деформационные

18. Негерметичность стыков панелей, их раскрытие

19. Низкая прочность бетона по сравнению с проектом

20. Увлажнение и промерзание стеновых панелей

21. Нарушение сцепления бетона и арматуры, например, после пропитки маслами

22. Коррозия поверхности бетона от агрессивности среды, воды и ветра

23. Механические повреждения и износ от истирания

24. Недопустимые прогибы, крены и горизонтальные отклонения

25. Изъяны, раковины, пустоты в бетоне, связанные с расслоением бетонной смеси, неправильным подбором состава бетона

26. Недостаточная площадь опирания конструкций

27. Некачественное выполнение сварных соединений

Дефекты деревянных конструкций

1. Недопустимые деформации и потеря устойчивости элементов

2. Гниение и поражение древесины жука ми-точильщиками и другими насекомыми, грибами

3. Трещины вследствие низкого качества древесины

4. Ослабление сечений при строительстве и механические повреждения (запилы, зарубы, обмятины) при эксплуатации,

5. Расстройство сопряжений или отсутствие крепежных деталей

6. Необоснованное удаление каких-либо элементов конструкций

7. Наличие пороков древесины (сучков, трещин и т. д.)

8. Повреждения от повышенной температуры и огня (температура должна быть меньше 50°С в неклееных и 35°С в клееных конструкциях)

9. Коррозия металлических деталей деревянных конструкций и их деформирование

10. Коррозия древесины от агрессивных сред (аммиак, хлор, окислы азота, сероводород и др)

11. Усушка, разбухание и коробление при неблагоприятном температурно-влажностном режиме и отсутствии проветривания

12. Ослабление клеевых, гвоздевых и других видов соединений

13. Истираемость поверхности при эксплуатации

14. Отсутствие или разрушение связевых элементов

Дефекты предварительно напряженных конструкций:

1. Непроектная величина предварительного напряжения (чаще недостаточная)

2. Плохая анкеровка концов затяжек в металлических и деревянных и арматуры в железобетонных конструкциях

3. Некачественное иньекцирование каналов и заделка стыков монтажных элементов

4. Трещины в зоне анкеровки предварительно напряженной арматуры в железобетонных конструкциях

5. Вертикальные трещины в пролетных участках железобетонных балок и плит и в деревянных конструкциях

6. Коррозия арматуры, затяжек и конструкций в целом, вызванная агрессивностью среды

7. Недостаточная прочность материалов, из которых изготовлены конструкции

8. Механические повреждения в период транспортирования и монтажа конструкции

9. Нарушение технологии предварительного напряжения конструкций, например, приложение усилий преднапряжения на бетон с малой прочностью, неодновременное натяжение парных затяжек и т, д

10. Разрушение защитных покрытии

11. Недопустимые деформации конструкций

Наиболее характерными дефектами при возведении каменных конструкций являются:

использование камня и раствора прочностью ниже проектной;

применение силикатного и неполнотелого кирпича в цокольной части здания;

отсутствие перевязки в кирпичной кладке и незаполнение раствором швов;

отсутствие перевязки продольных стен с поперечными;

отсутствие анкеровки плит перекрытий в стены или занижение сечения анкеров;

сверхнормативная толщина швов кладки;

неполное заполнение вертикальных швов кладки;

сверхдопустимое отклонение от вертикали стен и столбов;

отсутствие распределительных подушек в местах опирания несущих конструкций (балок, ферм, прогонов);

уменьшение глубины опирания плит перекрытий и перемычек на стены;

отсутствие армирования кладки стен и перегородок;

некачественное выполнение покрытий парапетов и карнизов, а также мест примыкания кровли к стенам.

Занижение марки камня и раствора приводит к снижению прочности кладки. Применение видов каменей и раствора, не предусмотренных проектом, может привести к серьезным последствиям. Не допускается применение камня, имеющего морозостойкость ниже проектной, силикатного кирпича вместо глиняного обыкновенного во влажных условиях и при низких расчетных температурах, полнотелого кирпича в наружных стенах вместо пустотелого, тяжелого раствора в ограждающих конструкциях вместо легкого и т.п. Такие замены могут привести к разрушению каменных конструкций и промерзанию наружных стен зимой.

Использование органических пластификаторов в количестве, большем, чем предусмотрено нормами, значительно повышает деформативность раствора и снижает прочность кладки.

Применение неправильной перевязки кирпича, нарушающей связь верстовых рядов с забутовкой, заполнение забутовки стен кирпичным боем могут привести к обрушению сильно нагруженных столбов и простенков. Отсутствие перевязки наружной версты с забутовкой приводит к обрушению наружного слоя стены.

Часто встречающийся дефект - отсутствие перевязки продольных стен с поперечными - приводит к снижению устойчивости отдельных участков стен и всего здания. То же происходит и при отсутствии связей стен с колоннами, перекрытиями и покрытиями зданий.

Отсутствие перевязки между стеной и перегородкой, как правило, приводит к образованию трещин.

Увеличение толщины горизонтальных швов кладки по сравнению с требуемыми нормами приводит к снижению прочности кладки. Кроме того, раствор обычно имеет большую плотность, чем камень, и, следовательно, повышение доли раствора в кладке приводит к увеличению теплопроводности стены.

Неполное заполнение вертикальных швов приводит к уменьшению прочности кладки. Раствор в вертикальных швах препятствует свободной деформации камня в горизонтальном направлении при приложении вертикальной нагрузки.

Пустые вертикальные швы, кроме того, являются концентраторами напряжений. Кладка с плохо заполненными вертикальными швами становится легко продуваемой, ее теплопроводность значительно возрастает.

Нарушение вертикальности участков кладки приводит к увеличению эксцентриситета прилагаемой нагрузки и повышению внутренних усилий в кладке. В столбах и простенках малого поперечного сечения снижение прочности кладки при этом может быть значительным.

Если балки или прогоны укладывают на каменные конструкции без опорных плит, то может произойти скалывание кладки под концом балки или прогона и обрушение последних. То же самое может произойти при недостаточном опирании на кладку перемычек и плит перекрытий.

При облицовке стен лицевым кирпичом не устанавливаются анкера, либо их установка выполнена некачественно (применен материал, подвергающийся коррозии, занижено количество анкеров). Вышеуказанный дефект в дальнейшем может привести к обрушению облицовки.

Опирание плит перекрытий выполнено на ложковый ряд вместо тычкового.

Нарушение нормативных требований при устройстве арок может привести к образованию трещин и обрушению конструкции.

Некачественное выполнение металлических покрытий парапетов, карнизов поясков, а также примыкания кровли к стенам приводит к переувлажнению каменной кладки и разрушению ее при воздействии отрицательных температур.

Не полностью заполненные раствором наружные швы, приводят к переувлажнению кирпича и дальнейшему разрушению каменной кладки при воздействии отрицательных температур.

При выполнении температурных и осадочных швов встречаются различные нарушения. Чаще всего имеет место отклонение шва от вертикали, выполнение шва не по всей высоте конструкции, устройство шва без четверти или шпунта. Если отклонение от вертикали или пропуски по высоте имеет осадочный шов, то он перестает выполнять свое назначение. При неравномерной осадке фундаментов стена в области осадочного шва получает разрушения. При отсутствии четверти или шпунта шов становится продуваемым, и участок стены получает возможность перемещаться перпендикулярно к плоскости стены.

При производстве работ в зимних условиях встречаются случаи применения камня, не очищенного от снега и льда, заниженных марок раствора, неправильной дозировки химических противоморозных добавок. Все это в той или иной степени снижает прочность кладки после ее оттаивания.

Для железобетонных конструкций, находящихся под нагрузкой, характерно образование трещин в бетоне растянутой зоны. Раскрытие этих трещин при действии эксплуатационных нагрузок во многих конструкциях невелико и не мешает их нормальной эксплуатации.

Усиление элементов перекрытий

Выявление участков деревянных перекрытий, подверженных загниванию.

Состояние несущей балки определяют по звуку после простукивания ее обухом топора. Глухой звук свидетельствует о дефектах в древесине. Обследовать ее можно, просверлив в ней отверстия тонким буравчиком, чтобы не нарушить структуру балки. В отверстии будет видна загнившая или поврежденная жучком древесина.

Рис. 7.1. Выявление участков деревянных перекрытий, подверженных загниванию:

1 - опирание балок; 2 - середина балки; 3 - деревянные лаги; 4 - деревянный пол; 5 - штукатурка по дранке; 6 - деревянная балка; 7 - деревянный накат; 8 - засыпка из песка.

Рис. 7.2. Крепление балок стойками для замены участков загнивания:

1 - деревянные балки требующие усиления в опорной части; 2 - прогон; 3 - стойки; 4 - лежень; 5 - уровень пола.

Различные способы укрепления балок

При повреждении концов только одной балки их очищают от загнившей древесины и антисептируют, а балку укрепляют. Для этого подводят под нее деревянную стойку. При повреждении концов нескольких балок под них подводят раму так, чтобы концы балок опирались на ее ригели.

Рис. 7.3. Установка парных накладок по бокам балки:

1 - гвозди; 2 - накладки; 3 - надломленная балка.

Рис. 7.4. Установка накладок на поврежденную балку снизу (а) и сверху (б):

1 - накладка; 2 - болты; 3 - надломленная балка.

Рис. 7.5. Укрепление балок подбалками снизу (а) и сверху (б):

1 - балка перекрытия; 2 - подводимая подбалка; 3 - шайба; 4 - болты крепления; 5 - прокладка из просмоленной доски; 6 - ослабленная часть балки; 7 - граница загнивания.

Усилить несущую способность балки можно при помощи:

подбалок, которые ставят сверху и снизу основной балки. Сечение подбалок должно быть не меньше сечения основной, диаметры болтов — не менее 16 мм, расстояния между болтами, а также от болта до конца подбалки и до границы загнивания — не менее 7 диаметров болта. Для подведения подбалки поврежденную балку, как правило, вывешивают, а в стене пробивают гнездо, в которое снизу или сверху заводят подбалку. Отверстия для болтов сверлят одновременно в подбалке и основной балке. На конце болта ставят 2 сильно затянутые гайки, чтобы исключить повисание балок;

деревянных накладок, которые крепят к основной балке болтами. При этом сечение 2-х накладок в сумме должно быть не меньше сечения основной балки. При устройстве накладок необходимо по их длине разобрать накат и снять черепные бруски;

кронштейнов, прикрепленных к основным несущим стенам. На эти кронштейны опирают деревянный ригель, воспринимающий нагрузку от концов поврежденных балок.

Рис. 7.6. Укрепление конца деревянной балки боковыми накладками:

1 - подгнившая ослабленная часть балки; 2 - граница загнивания; 3 - болты крепления; 4 - основная балка; 5 - боковые накладки.

Рис. 7.7. Временный прогон на кронштейнах:

1 - кронштейн; 2 - болты; 3 - прогон.

Трещину, надлом или перелом в балке исправляют деревянными накладками, которые крепят у поврежденного места металлическими болтами. Накладки можно устанавливать снизу и сверху балки или по бокам. Сечение накладок в любом случае должно быть не менее толщины основной балки.

Поврежденный гнилью накат перекрытия, как правило, удаляют вместе с утеплителем. Несущие балки очищают, ремонтируют и в необходимых случаях антисептируют, прибивают черепные бруски и заново выполняют накат.

Здесь основным возможным дефектом является потеря устойчивости вследствие коррозии в процессе эксплуатации. Коррозии подвержены полки и стенки металлических балок, установленных на опоре и в пролете.

Самый простой метод — наварка металлических пластин-накладок, которые перекрывают место коррозии. Толщину металлической пластины принимают равной толщине усиливаемого элемента.

Если полка подверглась коррозии, то на нее накладывают металлическую пластину, ширина которой должна равняться ширине перекрываемого элемента за вычетом 2-х ее толщин. Высоту сварного шва принимают равной высоте пластины.

Рис. 7.8. Ликвидация трещин на металлических балках у опоры (I) и в середине пролета (II):

1 - место коррозии; 2 - место возможной трещины в пролете; 3 - металлическая балка перекрытия; 4 - металлическая подпорка; 5 - временная подпорка; 6 - металлическая накладка; 7 - сварные швы.

Рис. 7.9. Конструкция протеза для наращивания балки перекрытия:

1 - раскос в плоскости; 2, 3 - верхняя и нижняя опорные планки; 4 - элемент жесткости нижнего пояса; 5 - решетка; 6 - передвижная планка; 7 - верхний и нижний пояса; 8 - подкос фермы; 9 - элемент жесткости верхнего пояса.

Рис. 7.10. Схема наращивания балки перекрытия (цифрами показана последовательность операций).

Если вследствие коррозии на опоре необходимо нарастить балку перекрытия, то устанавливают металлический корсет.

Способы усиления стен, столбов, простенков

Основные причины образования трещин в стенах дома:

усадка здания после строительства в течение 1...1,5 лет;

деформация фундаментов вследствие замерзания и неравномерного оттаивания грунтовых вод;

недостаточная глубина заложения фундаментов;

неодинаковая несущая способность грунта в пределах дома и, следовательно, неравномерная осадка различных его частей;

деформация балочного перекрытия;

различная нагрузка на грунт частей дома, например, пристройка к дому без деформационного шва;

чрезмерная нагрузка от перекрытия.

Причины образования трещин в кирпичных стенах

Рис. 7.11. Недостаточная глубина заложения фундамента.

Рис. 7.12. Оседание грунта неодинаковой несущей способности:

1 - грунт меньшей несущей способности; 2 - грунт большей несущей способности.

Рис. 7.13. Образование трещин в стенах из-за прогиба балочного перекрытия.

Рис. 7.14. Образование трещин в кирпичных стенах из-за отсутствия деформационного шва между основным зданием и пристройкой.

Рис. 7.15. Образование трещин в стенах из-за воздействия на конструкцию перекрытия повышенных нагрузок. Трещины, расширенные сверху, обычно образуются от оседания фундаментов со стороны трещины, расширенные снизу - от оседания средней части дома.

Рис. 7.16. Анализ трещин в каменных стенах с помощью фиксаций бумажными лентами:

1, 2 - повреждение ленты соответственно с большим и небольшим смещением; 3 - ленты без смещения; 4 - трещина.

Частая причина образования трещин — усадка дома. Для определения причин и фиксации процесса образования и увеличения трещин на них наклеивают бумажные или гипсовые ленты с указанием даты крепления. Если лента не разорвется в течение месяца и более, то усадка закончилась и можно заделать трещины, если же продолжает рваться, то надо искать другие причины образования трещин.

Способы ремонта кирпичных стен

Рис. 7.17. Конструкции креплений при перекладке больших участков стены:

1 - лежни; 2 - затяжка; 3 - стойки; 4 - подкладка под стойки (швеллер или деревянный брус); 5 - металлические балки;

А, Б, В - зоны различных нагрузок при трансформации стены.

Усиление стены металлическими накладками

Рис. 7.18. Усиление кирпичной стены металлическими накладками при отрыве угла.

Рис. 7.19. Усиление кирпичной стены металлическими накладками при отрыве поперечной стены.

Рис. 7.20. Усиление кирпичной стены металлическими накладками при разрыве стены.

При незначительном числе разрушающих трещин, образовавшихся после усадки здания, с наружной и внутренней сторон стены устанавливают металлические накладки и крепят их между собой болтами.

Усиление и замена опор

Рис. 7.21. Усиление опоры кирпичной кладкой:

1 - старая опора; 2 - новая кирпичная кладка; 3 - арматура; 4 - полосовая сталь; 5 - бетон; 6 - стальные уголки.

Поврежденную опору усиливают кирпичной кладкой, в каждый 4-ый постелистый шов которой закладывают арматуру из стали диаметром 3...8 мм.

Усилить опору можно стальными уголками, связанными полосовой сталью, с последующей облицовкой бетоном.

В некоторых случаях необходимо полностью сменить опору. Для этого все конструкции, передающие нагрузки на опору, укрепляют стойками с раскосами, а затем их разбирают. Кладку новой опоры ведут на цементном растворе с закладкой в постелистые швы арматуры диаметром 3...8 мм через 3...5 рядов.

Удлинение несущей стены

Рис. 7.22. Удлинение несущей стены:

1 - с помощью многорядной горизонтальной штрабы; 2 - с использованием мелких (один ряд) горизонтальных штраб; 3 - с использованием вертикальной штрабы; 4 - пристройка стены без перевязки.

Удлиняют несущие стены с перевязкой и без нее. Старую несущую стену можно соединить с новой, если новая высотой в 1 этаж. Для этого в торце старой стены вырубают гнезда на высоту 3...5 рядов кладки, глубиной в полкирпича. Новую стену кладут на цементном растворе.

Высокие стены соединяют со старыми без перевязки, выкладывая швы полосами рубероида для более плотного прилегания их друг к другу. Можно также высечь в торце старой стены вертикальную канавку для плотного прилегания старой и новой стен.

Новые откосы оконных и дверных проемов соединяют перевязкой более тщательно (через 1...3 кирпича) из-за опасности разделения стыка новой и старой стен.

Усиление простенков

Рис. 7.23. Усиление простенков увеличением их сечения:

1, 2 - соответственно новая и старая кладка.

Рис. 7.24. Усиление простенков железобетонным корсетом:

1, 2 - простенки, усиленные железобетонным корсетом с увеличением сечения стены.

Усиление простенков между оконными и дверными проемами возможно за счет увеличения сечения простенков, если уменьшить ширину проема. С одной или двух сторон простенка делают новую кладку на цементном растворе, соединяя ее со старой перевязкой через 1...3 ряда кирпичей.

Если же уменьшить ширину проема нельзя, то устраивают железобетонный корсет. Поверхность корсета, входящую внутрь помещения, утепляют слоем штукатурки.

При полной перекладке простенков оконные проемы укрепляют стойками с поперечными связками.

Кладку новых простенков ведут на цементном растворе, в необходимых случаях ее армируют сеткой из проволоки.

Заделка трещин

Рис. 7.25. Заделка трещин в кирпичной стене:

1 - новая кладка; 2 - трещина; 3- кирпичная перемычка.

Трещины можно заделывать только после прекращения деформации стен. Трещины шириной до 5 мм заливают жидким цементным раствором, предварительно расчистив их от грязи и промыв водой. При более широких трещинах часть кладки разбирают и заменяют новой, выкладывая ее в виде «кирпичного замка» из нескольких рядов кирпича на цементном или смешанном растворе.

Наружные разобранные участки стены заделывают целым, хорошо обожженным кирпичом на смешанном растворе в перевязку со старой кладкой.

Через 1 м в кладку заделывают отрезки металлических или железобетонных балок, перекрывающих трещины.

Замена слабых участков кладки

При незначительном числе трещин слабые участки заменяют новой кладкой. Участки стены, подлежащие замене, укрепляют металлическими болтами, подпирая их стойками. Кладку заменяют поочередно: сначала на крайних участках, затем на средних и промежуточных.

После выполнения кладки временные крепления разбирают и заделывают отверстия от поперечин, проходящих через стену. Промежуток между низом металлических балок и новой кладкой заклинивают полусухим цементным раствором.

Пробивка проема в несущей стене

Рис. 7.26. Пробивка проема в несущей стене:

1 - подставка; 2 - стойка; 3 - перемычка; 4 - проем в стене; 5 - верхняя балка; 6 - клинья.

Сначала перекрытие усиливают балками, стойками, подставками и клиньями.

Стойки прибивают к верхней балке плотничьими скобами. Снаружи стену укрепляют полосами, упирающимися на подставки, закрепленными вбитыми в землю кольями.

Затем вырезают с одной стороны паз и вставляют в него перемычки. Участки опирания балок увлажняют водой, заполняют цементным раствором и заделывают кирпичом или дубовыми клиньями. После схватывания цементного раствора вырезают паз для остальных перемычек с другой стороны и устанавливают их таким же способом.

После этого окончательно разбирают кладку по размеру проема.

Приемы повышения долговечности стыков и связи. Утепление наружных ограждающих конструкций

Повышение долговечности металлических и бетонных конструкций

В связи с изменением качественных показателей строительных материалов при длительных перерывах в работах при строительстве и реконструкции зданий эксплуатационные качества конструкций ухудшаются порою очень значительно. Происходит снижение несущей способности конструкций, уменьшается их долговечность. При чем это касается не только тех конструкций, которые были возведены до перерыва в работе, но и тех, которые были построены после возобновления строительных работ. В этом случае необходимо предусмотреть мероприятия не только по исправлению дефектов конструкций, построенных до перерыва, но и по предупреждению дефектов, могущих возникнуть после возобновления строительства.

Как уже отмечалось ранее, деформации надземной части зданий, вызванные неравномерной осадкой фундаментов, могут привести к образованию раскрытых иногда на несколько сантиметров трещин в стенах, трещин в конструкциях перекрытий и в сопряжении последних с колоннами, трещин в перемычках, а также нарушить горизонтальность перекрытий.

Под воздействием атмосферных вод и отрицательной температуры может существенно снизится прочность каменной кладки на больших участках стен.

При наличии кислых газов в атмосфере и пористом бетоне может произойти разрушение защитного слоя бетона, коррозия арматуры, закладных деталей и элементов связи. Что приведет к более или менее значительному снижению прочности и долговечности железобетонных конструкций.

Стальные открытые конструкции в результате коррозии в агрессивной среде кислых газов могут существенно потерять свою начальную прочность. Если коррозийный износ превысит 25%, то произойдет снижение сопротивляемости конструкции хрупкому разрушению при пониженных температурах.

Открытые стальные конструкции при наличии огрунтовки, содержащей сурик, в неагрессивной среде длительное время могут не коррозировать.

Открытые деревянные конструкции могут подвергнуться гниению вплоть до полного вывода из строя. Под воздействием периодического увлажнения и нагревания солнечными лучами они могут коробиться и растрескиваться. Защита от коррозии строительных конструкций - основа обеспечения долговечности зданий и сооружений.

Обеспечение долговечности строительных конструкций домов и сооружений - одна из главных задач сохранения основных фондов страны. Обеспечение долговечности бетонных и железобетонных конструкций - процесс комплексный и не простой. Решение этой сложной задачи должно начинаться с момента проектирования, но нельзя сказать, что должно заканчиваться сдачей в эксплуатацию здания и сооружения. Длительная надежная эксплуатация зданий в течение расчётного срока службы должна грамотно обеспечиваться службой эксплуатации зданий.

Во всем мире вопросам долговечности уделяют первостепенное внимание. И это не случайно, т.к. по статистическим оценкам, от 15 до 75% конструкций зданий и сооружений различного назначения подвергаются воздействию агрессивных сред. Кроме того, по различным экспертным оценкам, от 5 до 10% строительных конструкций ежегодно выходят из строя. Учитывая старение основных фондов страны, этот процесс будет прогрессировать.

Останавливаясь на современном строительстве, необходимо отметить, что дефектов и преждевременных отказов в работе конструкций значительно больше, чем в зданиях и сооружениях, построенных 20 и более лет назад. На наш взгляд, это связано с разрушением системы внедрения новых нетрадиционных строительных материалов, конструктивных решений, выбранных средств защиты. Ранее существовала система типового и экспериментального проектирования и любые новые разработки должны были пройти научную и проектную экспертизу, затем опытно-экспериментальное проектирование и строительство. При получении положительных результатов предложенные решения закладывались в типовое проектирование. Можно сказать, что ничего не бывает вечным. Появилась новая система и надо её принимать. Может быть и так, но хороша пословица: "Самое лучшее новое - это хорошо забытое старое". Это к тому, что, оставляя всё положительное, что было в старой системе, необходимо развивать то новое, что позволит улучшить качество строительства, повысить надёжность, комфортность, а главное - обеспечить безопасность для проживания и нахождения там людей.

Введение новой системы технического регулирования, с одной стороны, полезно (ликвидирует монополизм в разработке нормативной документации, снимает государственное регулирование вопросов нормотворчества), а с другой, - требует продуманного и тщательного подхода к осуществлению контроля качества строительства и экспертизы принимаемых решений как при строительстве жилых, административных, так и общественных зданий и сооружений. Такую экспертизу должны выполнять специалисты высокого уровня, имеющие научный, проектный, производственный опыт и знания. В качестве примера можно привести такие общественные организации, как Российское научно-техническое общество строителей (РНТО), Российская инженерная академия (РИА), Ассоциация железобетон и др., в работе которых участвуют ведущие специалисты крупных научных, проектных и высших учебных заведений страны.

В проектировании зданий и сооружений всё должно быть учтено, начиная с момента определения вида, условий и срока эксплуатации здания, выбора материалов и заканчивая контролем качества строительства.

Выбор материалов и мер защиты должен быть привязан к классу сооружения, к категории зданий. К сожалению, нормативной документацией эти категории на сегодня чётко не определены. В ряде публикаций встречаются предложения по разделению зданий на классы по их значимости, однако классы не привязаны к проектируемому сроку службы зданий, что порой затрудняет выбор мер защиты бетонных и железобетонных конструкций.

Как видно из приведенной схемы проектирования по долговечности, виду разрушающего фактора, выбору материалов и средств защиты уделяется основное внимание.

Разрушение железобетонных конструкций является, как правило, следствием коррозионных повреждений бетона или арматуры.

Начатые В.М. Москвиным в 30 годы XX столетия работы связаны с исследованием и созданием бетонов, стойких в экстремальных условиях. Им создана наука о коррозии бетона и "школа коррозионистов", продолжающая и развивающая начатые им работы.

В соответствии с опытом, накопленным в результате многолетних исследований, защита от коррозии железобетонных конструкций разделена на первичную и вторичную. К методам первичной защиты относятся все те мероприятия, которые выполняются на стадии изготовления бетона:

-назначение требований по плотности и проницаемости;

-выбор цемента, заполнителей;

-применение минеральных и химических добавок;

-выбор арматуры и назначение толщины защитного слоя бетона для арматуры и т.п.

Однако, этот способ защиты оправдан в основном для конструкций, предназначенных для работы в слабоагрессивных и некоторых среднеагрессивных средах, что составляет около 30% от общего объёма конструкций, работающих в агрессивных средах.

В большинстве средне- и сильноагрессивных сред наиболее экономически оправданными являются вторичные методы защиты - это поверхностная защита бетонных и железобетонных конструкций материалами, позволяющими сохранить эксплуатационные свойства бетонных и железобетонных конструкций на расчётный срок службы зданий и сооружений.

Такой подход, безусловно, заслуживает самого серьезного внимания. При условии правильного выбора средств и методов защиты применительно к тем или иным условиям эксплуатации долговечность конструкций может быть обеспечена, а межремонтные сроки увеличены в 2-3 раза.

За последние 15-20 лет появилось большое количество новых отечественных и зарубежных материалов, которые не отражены в основной нормативной документации по защите строительных конструкции от коррозии СНиП 2.03.11-85. В первом приближении новые системы защитных покрытий можно разделить на 4 группы:

1.пленочные - традиционные лакокрасочные материалы;

2.пропиточные полимерные системы;

3.полимерные эластичные покрытия;

4.интегральные капиллярные системы на минеральной основе.

Пленочные лакокрасочные покрытия можно отнести к традиционным методам защиты. Они достаточно освещены в СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии" и другой нормативной документации. Определено их назначение, сформулированы требования по основным физико-техническим свойствам. Наносятся лакокрасочные покрытия на специально подготовленную сухую поверхность, толщина и количество слоев покрытия выбирается исходя из условий эксплуатации и свойств покрытия. Срок службы таких покрытий не превышает 6 лет.

Одним из перспективных методов повышения долговечности железобетонных конструкций, работающих в агрессивных средах, является применение пропиточной полимерной изоляции с последующей полимеризацией ее в порах бетона. Сущность метода заключается в заполнении пор бетона материалом, который резко снижает проницаемость бетона, придает ему гидрофобные свойства. Защита изделий и конструкций, надземных и подземных, может осуществляться как в заводских, так и в построечных условиях.

Такой метод защиты особенно эффективен для вторичной защиты конструкций, подвергающихся механическим нагрузкам, когда возможно повреждение защитного слоя. Наносится покрытие на поверхность бетона в состоянии естественной влажности. При использовании пропитки, как самостоятельного метода защиты глубина пропитки варьируется от 5-20 мм в зависимости от агрессивности среды, ответственности защищаемой конструкции. Как правило, в сильноагрессивных средах (при наличии большого количества хлор, сульфат ионов и т.п.) поверх пропиточного слоя наносятся полимерные эластичные покрытия, совмещаемые с данным пропиточным подслоем. Полимерные эластичные покрытия применяются и как самостоятельная защита. Срок службы таких покрытий в газовоздушной среде 15-20 лет.

Лаборатории коррозии и долговечности бетонных и железобетонных конструкций ведут работу с рядом организаций по изучению защитных свойств таких систем.

Коррозия бетона и железобетона

Коррозия бетона и железобетона — разрушение бетона и железобетона в результате воздействия внешней среды или хим. и физ.-хим. взаимодействия компонентов бетона. В процессе коррозии могут повреждаться как бетон, так и стальная арматура и металлические закладные детали. Коррозия бетона и железобетона развивается с различной скоростью в зависимости от характера агрессивной среды, ее агрегатного состояния (твердая, жидкая или газообразная), хим. состава, концентрации агрессивных веществ, влажности, температуры, скорости подвода к поверхности агрессивных веществ и удаления продуктов коррозии, от особенностей бетона (его веществ, состава, проницаемости) и стали, от особенностей железобетонных конструкций (формы, толщины, величины защитного слоя, наличия допускаемых расчетом трещин, вида армирования, напряженного состояния), от характера физ. воздействий на бетон и железобетон (нагрев и замораживание, механической нагрузки и пр.).

Согласно классификации, предложенной проф. В.М.Москвиным, коррозия бетона по основным признакам делится на три вида.

Коррозия I вида характеризуется растворением и вымыванием водой компонентов цементного камня, в первую очередь гидроксида кальция. Процесс развивается при действии воды с малой временной жесткостью, особенно при фильтрации воды сквозь бетон. Вынос 20% гидроксида кальция сопровождается полным разрушением бетона. Значит, повреждения по механизму коррозии этого вида наблюдаются в гидротехнических сооружениях при больших градиентах напора, если бетон не имеет необходимой высокой водонепроницаемости. При омывании бетона водой без фильтрации скорость коррозии невелика. Присутствие в воде солей, непосредственно не реагирующих с цементным камнем, может увеличивать растворимость гидроксида кальция и ускорять коррозию бетона. Введение пуццолановых добавок, химически связывающих гидроксид кальция и понижающих проницаемость бетона, повышает его стойкость к коррозии I вида.

Коррозия II вида развивается при действии вод, содержащих хим. вещества, вступающие в обменные реакции с соединениями цементного камня. При этом образуются хорошо растворимые вещества, выносимые из бетона водой, и/или нерастворимые вещества, не обладающие вяжущими веществами; проницаемость бетона повышается, а пористость снижается. Коррозия этого вида развивается в кислотах, растворах магнезиальных солей и др. Напр., при действии соляной кислоты образуются хорошо растворимый хлористый кальций и не обладающие прочностью продукты, содержащие кремнезем, гидроксид алюминия, соединения железа. При действии магнезиальных солей разлагаются гидросиликаты и гидроалюминаты кальция и образуется рыхлая масса гидроксида магния, соответствующих кальциевых солей и др. соединений.

При невысокой концентрации агрессивной среды защита достигается применением водонепроницаемого бетона, при высокой концентрации — защитой поверхности лакокрасочными, пленочными и др. покрытиями.

Коррозия III вида отличается тем, что в порах и капиллярах бетона образуются и кристаллизуются с большим увеличением объема новые соединения. Кристаллизация их вызывает развитие высоких внутренних напряжений, растрескивание и разрушение бетона. Напр., коррозия в сульфатных средах сопровождается разложением силикатов и алюминатов кальция и образованием гипса и гидро-сульфоалюминатов. К коррозии III вида можно отнести также кристаллизацию в порах хим. веществ при капиллярном всасывании растворов солей и испарении.

Прочность бетона понижается также при действии ПАВ, растит., животных и минер, масел, ряда органических веществ (сахара, фенолы, органические кислоты, нефтепродукты, растворители и др.). Понижение прочности происходит вследствие процессов сорбции и/или хим. взаимодействия.

Биологическая Коррозия бетона и железобетона вызвана, как правило, взаимодействием цементного камня с кислыми продуктами метаболизма (углекислота, серная, азотная кислоты) живых организмов (сульфатредуцирующие, тионовые, нитрифицирующие бактерии, низшие грибы и др.).

Внутренняя коррозия бетона происходит при взаимодействии компонентов бетона, напр. щелочей цемента и реакционноспособного кремнезема заполнителей в виде опала, халцедона, вулканических стекол, кремней и др. слабо закристаллизованных форм кремнезема. Возможны взаимодействие щелочей с доломитом, перекристаллизация сульфоалюминатов, различных процессы в заполнителе в присутствии вредных примесей с увеличением объема твердых и гелеобразных фаз.

Коррозия ж.бет. может развиваться при действии блуждающих токов утечки, при этом растворение стали происходит в анодных зонах при стекании тока с арматуры. Бетон на контакте со стальной арматурой может повреждаться в анодной и катодной зонах вследствие выделения газов (кислорода, водорода), а также вследствие переноса ионов ОН", СГ, Са +, Na+, K+ и Др.

Коррозия стальной арматуры вызывается проникающими в бетон или имеющимися в его составе агрессивными к стали веществами, в первую очередь хлоридами, а также веществами, понижающими щелочность жидкой фазы — различными кислотами, солями, газами. Понижение рН жидкой фазы бетона до 11,8 и ниже сопровождается утратой пассивирующего действия по отношению к стальной арматуре и развитием коррозии стали.

Коррозия бетона и железобетона в газовой среде зависит от состава и концентрации газов, влажности, температуры, особенностей бетона и ж.бет. — проницаемости, вида вяжущего, толщины защитного слоя, вида армирования и пр. Механизм коррозии бетона в газовых средах зависит от свойств солей, образующихся при действии газа на цементный камень: растворимости, гигроскопичности, изменения объема твердых фаз при образовании солей, агрессивности солей к стали. По этим признакам агрессивные газы подразделяются на три группы. Газы 1-й группы образуют с гидроксидом кальция малорастворимые соли с малым изменением объема твердых фаз (углекислый газ, фтористый водород и др.). Эти газы мало изменяют прочность бетона, но нейтрализуют его щелочную среду и вызывают коррозию стальной арматуры. Газы 2-й группы образуют в процессе коррозии бетона слаборастворимые соли со значит, увеличением объема твердых фаз (серный и сернистый ангидрид, сероводород и др.); при повышенной влажности среды эти газы сильно разрушают бетон. Газы 3-й группы образуют гигроскопичные, хорошо растворимые соли, мало влияющие на пассивирующее действие бетона до его нейтрализации (оксиды азота) или сильно агрессивные к стальной арматуре (хлор, хлористый водород и др.). Газы этой группы сильно разрушают бетон, особенно в присутствии влаги, а газосодержащие среды, агрессивные к стали, провоцируют также коррозию арматуры. Защита от коррозии бетона и железобетона в среде агрессивных газов достигается применением бетонов малой проницаемости, добавок-ингибиторов коррозии стали, ограничением ширины раскрытия трещин, повышением толщины защитного слоя. При высокой агрессивности среды применяют защитные покрытия.

Совместное действие агрессивной среды и растягивающих, а также сжимающих напряжений высокого уровня ускоряет коррозию бетона и железобетона. Коррозия ускоряется при периодичном увлажнении и высушивании бетона, при действии повышенных температур, замораживании и оттаивании. Быстрое разрушение бетона и железобетона происходит при замораживании в растворах солей. Стойкость бетона в этих условиях повышается, если в бетонную смесь введены пластифицирующие, воздухововлекающие, газообразующие и гидрофобизирующие добавки, замедляющие проникание в бетон воды и создающие условно замкнутые, не заполняющиеся водой мелкие поры, являющиеся резервными при замерзании воды и ее расширении.

В природных условиях распространены случаи коррозии бетона и железобетона от выщелачивающего действия воды, сульфатная коррозия (особенно при капиллярном всасывании и испарении растворов сульфатов), от действия углекислой и сероводородных вод, кислых болотных вод, хлоридная коррозия стальной арматуры в бетоне, разрушение от действия морской и минерализованной воды и отрицательных температур.

На территории промышленных предприятий наблюдаются все виды коррозии бетона и железобетона. Распространено повреждение железобетона от действия хлористых солей, проливов кислот, щелочей, солей. В транспортных сооружениях — дорогах, мостах, причалах — наблюдаются разрушения бетона и железобетона от действия солей и мороза.

Большое влияние на коррозию бетона и железобетона оказывает качество изготовления бетона и железобетона: точность дозирования материалов, фиксация арматуры в проектном положении, эффективность уплотнения бет. смесей, режимов твердения и пр.

Утепление наружных ограждающих конструкций

Навесные фасады с воздушным зазором – это сложная конструкция, состоящая из материалов с различными физическими свойствами. Вентилируемые фасады состоят из металлического каркаса, жестко прикрепляемого к несущей стене, утеплителя, воздушного зазора и защитно-декоративной облицовки. Для изготовления каркаса применяются системы профилей и кронштейнов из стали.

При использовании вентилируемого фасада у Вас не возникнет проблем с такими вещами, как:

1. определение архитектурного стиля здания

2. регуляция физических процессов внутри здания

3. прочность стен

4. устойчивость и долговечность

5. огнестойкость

6. теплопроводность

7. шумоизоляция

8. паропроницаемость

Для изготовления навесных вентилируемых фасадов мы используем материалы высокого качества - облицовочные панели сайдинг, панели «Фасад» и фасадные кассеты. Панели «Фасад» и фасадные кассеты выполняют не только декоративную роль, но и защищают стены зданий от атмосферных осадков, а также обладают высокой степенью шумопоглощения, а воздушное пространство между вентилируемым фасадом и стеной обеспечивает эффективную термоизоляцию. Использование панелей «Фасад» или фасадных кассет позволяет полностью исключить появление солевых разводов в цокольной части зданий, а также реализовывать более сложных геометрические решения в дизайне вентилируемых фасадов.

Крепление вентилируемых фасадов, осуществляется при помощи профильной системы, которая позволяет использовать панели различной величины и формы, что расширяет возможности наружного оформления зданий.

К подоблицовочной конструкции мы предъявляем особые требования:

1. высокая степень устойчивости к воздействию ветровых нагрузок;

2. достаточная прочность при действии нагрузки от веса облицовки;

3. антикоррозийная устойчивость;

4. определенная подвижность узлов для выдерживания статических (собственный вес конструкции, включая вес панелей и утеплителя) и динамических (ветер, температурные перепады и т.д.) нагрузок;

5. возможность выравнивания стен;

6. легкость и высокая скорость монтажа.

Мы применяем только навесные фасады, соответствующие требованиям, принятым в России. Удобство системы состоит еще и в том, что фасады можно устанавливать в любое время года. Используемый нами материал не стареет, не выгорает, не теряет свои свойства под действием атмосферных явлений. Благодаря вентиляционному каналу в устройстве фасада, влага не накапливается в массиве здания, а выводится в вентилируемую зону, что не позволяет загнивать слою утеплителя. Теплоизоляционный материал в свою очередь перекрывает неудовлетворительные швы и обеспечивает сохранение тепла непрерывно по всей площади фасадов. Зимой фасад сохраняет тепло, а летом не позволяет зданию перегреваться.

Основные технические и эксплуатационные характеристики навесных вентилируемых фасадов:

длительное время сохраняется презентабельность здания;

увеличивается срок эксплуатации самого здания;

возможность ремонта фасада или замены их отдельных частей без разрушения конструкции наружных стен;

возможность изменения архитектурного облика фасадов путем варьирования облицовочных материалов, форматов и цветов;

небольшие расходы обслуживания;

обеспечивается здоровый климат помещения посредством беспрепятственной диффузии водяного пара - здание "дышет";

наилучшая звукозащита здания;

небольшой вес системы, особенно в сравнении с отделкой керамогранитом или фиброцементными плитами;

сравнительная дешевизна системы среди других системы вентилируемых фасадов;

пожаробезопасность;

фасадная технология подходит как для новостроек, так и для зданий уже находящихся в длительной эксплуатации;

с экономической и экологической точки зрения - это единственная правильная теплозащита и защита от погодных наружных условий.

Навесные фасады прекрасно сопрягаются с кровлей, цоколем, окнами и витражами через специальные узлы. Для защиты утеплителя от возможного проникновения влаги применяется специальная гидроветрозащитная паропроницаемая пленка, которая позволяет водяным парам беспрепятственно выходить из слоев конструкции. Происходит это благодаря методу естественной вентиляции, предусмотренной системой вентилируемых фасадов, тем самым, существенно улучшаются теплоизоляционные свойства стен, обеспечивая комфортный температурный режим внутри здания.

В Росси вентилируемые фасады применяются во всех климатических зонах. При этом рабочий диапазон температур начинается с -50° С до +80° С при высоком уровне солнечной радиации и большой теплопоглощающей способности облицовочного материала. Коэффициенты температурных деформаций для различных материалов могут значительно отличаться. Поэтому при совместном их использовании в конструкциях вентилируемых фасадов предусматриваются технические решения, компенсирующие различную реакцию материалов на изменение температуры и предотвращающие возникновение дополнительных напряжений, деформаций и разрушений.

Проблемы при проектировании и строительстве вентилируемых фасадов

Материал стены. В качестве материала несущей стены, используются сильнопористые материалы с малой несущей способность. Возникает сложность подбора анкерных креплений.

Проектировщикам, при выборе и расчете системы вентилируемого фасада необходимо учитывать вес и размер облицовочного материала для определения количества кронштейнов на 1 м2 и толщины металла.

Наружная облицовка вентилируемого фасада за счет воздушного зазора и утеплителя является акустическим экраном для наружных звуков. Но при этом нельзя забывать, что сам зазор является акустической трубой и любые звуки, производимые в самом зазоре, будут распространяться практически по всему фасаду (в пределах одной плоскости).

Некоторые вентилируемые фасады имеют один очень неприятный недостаток. При определенном ветре они свистят или гудят. Особенно часто это происходит в местах завихрений ветровых потоков. Единственно, что однозначно отметили специалисты - применение малых (4мм) зазоров между плитами облицовки значительно снижает вероятность этих неприятных явлений.

Вентилируемый фасад - очень ответственная инженерная конструкция. Обычно серьезные производители систем берут на себя техническое проектирование таких фасадов, т.к. проектировщики "общего профиля" могут не учесть многих нюансов. Очень важно, чтобы фирма-производитель имела свою проектную группу, а в идеальном варианте и лицензию на проектирование.