Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
1.1. Основные дефекты деревянных конструкций
1.2. Борьба с грибами и гниением деревянных конструкций
1.3. Защита деревянных конструкций от огня
2. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
3. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
3.1. Основные дефекты бетонных и железобетонных конструкций
3.2. Трещины железобетонных и бетонных конструкций
3.3. Коррозия бетонных и железобетонных конструкций
4. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Качество строительных конструкций во многом зависит от качества строительно-монтажных работ, так как более половины дефектов этих конструкций вызывается нарушением правил их изготовления, возведения и монтажа.
Дефекты конструкций - это отклонения формы и фактических размеров от проектных параметров, которые возникают в процессе изготовления и монтажа.
Дефекты ухудшают нормальные условия эксплуатации (нарушают температурно-влажностный режим помещений, снижают звукоизоляцию ограждающих конструкций, повышают эксплуатационные расходы по зданию), снижают несущую способность конструкций, сокращают их долговечность, приводят к частичному разрушению и аварии здания.
Повреждения конструкций - это снижение качества, нарушение формы и фактических размеров, возникшие в процессе эксплуатации под воздействием нагрузок и условий эксплуатации.
Все дефекты строительных конструкций, кроме вызванных стихийными бедствиями, возникают из-за отсутствия надзора со стороны инженерно-технического персонала проектных, строительных и эксплуатационных организаций, невысокой квалификацией исполнителей. Рассмотрим встречающиеся дефекты в конструкциях стен, колонн и перекрытий, выполненных из разных материалов.
1.ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
1.1. Основные дефекты деревянных конструкций
Дефекты деревянных конструкций делятся на три основные группы:
1. Дефекты проектирования;
2. Дефекты производства работ;
3. Дефекты эксплуатации.
К дефектам проектирования относятся:
а) К дефектам конструирования относятся:
- применение нерациональных конструкций;
- неучёт в проекте мер борьбы с гниением, неправильная оценка температурно-влажностного режима эксплуатации конструкций;
- неправильное проектирование стыков элементов, в результате чего возникают дополнительные напряжения, приводящие к значительным деформациям и даже разрушению конструкций;
- отсутствие связей, обеспечивающих пространственную жёсткость покрытия;
- неправильное расположение нагелей и шпонок относительно края деревянных элементов, что приводит к скалыванию и снижению надёжности стыка;
- малый размер шайб для болтовых соединений, что приводит к вмятию шайб и головок винтов;
- нарушение центрирования узловых сопряжений, что приводит к нежелательным эксцентриситетам.
б) К дефектам расчёта относятся:
- при расчёте сопротивления древесины не учитываются имеющиеся повреждения и снижение прочности древесины из-за длительного срока службы;
- неправильный расчёт узловых соединений на врубках, неучёт ослабления сечения;
- неучёт дополнительных напряжений при неправильном центрировании узлов.
в) Дефекты оформления чертежей следующие:
- отсутствие указания на чертеже сорта и процента влажности материала конструкции;
- отсутствие на чертеже строительного подъёма, длин элементов и расположения узлов;
- отсутствие на рабочих чертежах планов поясов и наличие только одного сечения;
- отсутствие указания мест крепления тросов и других временных креплений.
- Неточности на чертежах обычно приводят к неправильному изготовлению конструкций и сложностям при сборке.
К дефектам производства работ относятся следующие просчёты:
Часто встречающимися дефектами производства являются изготовления деревянных конструкций из лесоматериалов ненадлежащего качества. Используют пиломатериалы не по назначению конструкций, например, нижних поясов ферм, применяют пиломатериалы низкого качества, это приводит к авариям.
Необходимо предотвращать нарушение допусков при распиловке досок или брусьев, так как это приводит к низкому качеству сборки конструкций.
Опасность представляет повышенная влажность древесины. При высыхании в деревянных элементах могут образоваться трещины от усушки, которые особенно опасны в растянутых элементах конструкций. При повышенной влажности может произойти само загнивание древесины, могут развиться плесневые грибы, что напрямую приведёт к потере эксплуатационной пригодности конструкции и даже полному разрушению.
Дефекты эксплуатации конструкций
Большинство серьёзных повреждений и аварий деревянных конструкций связано с нарушением правил эксплуатации зданий. Чаще всего происходит загнивание деревянных конструкций. Основные причины загнивания деревянных конструкций: прямое или конденсационное увлажнение, дефекты гидроизоляции, не соблюдение температурно-влажностного режима эксплуатации.
Стропильные конструкции повреждаются у торцов зданий, из-за протечек в кровле из-за небрежно выполненного примыкания рубероидного ковра к парапетным стенам. Возведение разных пристроек и надстроек к существующему зданию приводит к изменению схемы приложения снеговой нагрузки на покрытие и схемы водоотвода с крыши. Если эти вопросы решены неверно, то конструкции перегружаются в зоне снегового мешка, а нарушение водостока приводит к загниванию опорных частей конструкций.
Несоблюдение правил складирования и хранения лесоматериалов опасно. Нельзя складировать пиломатериалы без специальных прокладок прямо на землю. При воздушной сушке следует укладывать доски штабелями, а между ними делать зазоры для циркуляции воздуха. Над штабелями пиломатериалов необходимо устраивать наклонный навес, делать защиту от атмосферных осадков и отведение воды.
Нельзя укладывать в деревянные конструкции влажные утеплители, это может привести к гниению дерева.
Необходимо делать гидроизоляционные прокладки из рубероида или толя в опорных узлах, при опирании деревянных элементов на каменные или бетонные стены.
Обязательно нужно обрабатывать поверхности деревянных элементов антисептиками и средствами от гниения, невыполнение этого требования приводит к серьёзным дефектам конструкций.
К аварийной ситуации может привести дефекты монтажа конструкций, к ним можно отнести следующие нарушения:
- несвоевременную установку связей и креплений, которая приводит к потере устойчивости несущих конструкций;
- неправильные крепления и строповка при поднятии на монтажную высоту, что приводит к прогибу, недопустимому при дальнейшей эксплуатации элемента;
- затягивание сроков строительства, в результате чего деревянные конструкции подвержены воздействию атмосферных осадков и дальнейшему загниванию.
Достаточно большое количество аварий происходило при эксплуатации конструкций. К дефектам эксплуатации можно отнести следующие:
- превышение расчётной нагрузки из-за сильного снега и наледи;
- подвеска к конструкциям грузов, не предусмотренных проектом: подвеска тяжелых деталей, тельфера;
- особо опасной является подвеска деталей к элементам нижнего пояса ферм и, особенно, в месте стыков;
- отсутствие подтяжки болтов;
- несвоевременный ремонт кровли, приводит к протеканию и загниванию деревянных конструкций;
- несоблюдение правильного вентиляционного режима.
1.2. Борьба с грибами и гниением деревянных конструкций
Основным средством борьбы с грибами, разрушающими древесину, являются конструктивные противогнилостные мероприятия. Основной принцип состоит в том, чтобы создать на всё время эксплуатации объекта такой влажностный режим, который был бы неблагоприятен для развития домовых грибов, а именно:
- для деревянных элементов надземной части здания - поддержание воздушно-сухого режима, (т.е. абсолютная влажность не должна превышать 20 %);
- для деревянных элементов подземной части здания – если нет возможности обеспечить влажность ниже 20 %, то необходимо выполнить изоляцию от доступа воздуха, например, полное погружение в грунтовую воду и повышение влажности древесины более 70 % до полного насыщения полостей.
Основными источниками увлажнения надземной части здания являются: влага атмосферных осадков; грунтовая вода, попадающая в конструкции из-за капиллярного поднятия; монтажная или строительная влага (вода, используемая при приготовлении растворов, бетонов и пр.); конденсационная влага, возникающая в ограждающих конструкциях из-за недостаточной теплоизоляции; влага, проникающая в конструкции из-за неисправности сантехнического оборудования или ошибок при проектировании мокрых зон в здании; эксплуатационная влага, например, в помещениях прачечных, кухонь и пр.
Для предотвращения повреждения конструкций жуком точильщиком и другими насекомыми производят химическую обработку деревянных конструкций инсектицидами, поддерживают температурно-влажностный режим и оштукатуривают деревянные поверхности. В случае обнаружения повреждения насекомыми следует принимать срочные меры по ликвидации очагов разрушения: изъятие конструкций, потерявших механическую прочность, устранение источников увлажнения, противогрибковый ремонт и специфические инсектицидные мероприятия (уничтожение насекомых-вредителей, их личинок и яиц химическими и химико-биологическими препаратами).
1.3. Защита деревянных конструкций от огня
Для защиты деревянных конструкций от огня используют специальную огнезащитную обработку. К таким огнезащитным мероприятиям относятся: оштукатуривание, пропитка антипиренами и огнезащитная окраска.
Хорошим огнезащитным покрытием считается обыкновенная штукатурка, наносимая мокрым способом, такой способ применяется для разных деревянных конструкций.
Оштукатуренные таким способом деревянные конструкции относятся к категории трудносгораемых. При сухом оштукатуривании не достигается такой эффект огнезащиты.
Эффективной защитой является защита антипиренами. Но антипиреновая пропитка не относится к водостойким соединениям, поэтому при эксплуатации этих конструкций во влажных условиях, требуется дополнительное покрытие их огнезащитными красками.
Антипирены и огнезащитные краски применяют, как правило, для огнезащиты только деревянных конструкций, которые остаются неоштукатуренными.
2. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
К наиболее характерным дефектам каменных конструкций, которые возникают при их возведении, относятся:
- неоднородность растворной постели;
- применение вида и марок камня и раствора, не соответствующих проекту;
- некачественная перевязка камня в кладке, особенно опасная в сильно нагруженных столбах, простенках и пилястрах;
- отсутствие перевязки продольных стен с поперечными;
- пропуск или занижение сечений связей стен с колоннами или перекрытиями;
- утолщение горизонтальных швов кладки против предусмотренных нормами;
- плохое заполнение вертикальных швов кладки раствором;
- нарушение вертикальности столбов и стен;
- укладку прогонов и балок на стены и столбы без опорных плит;
- недостаточная длина опирания перемычек на стены;
- некачественное выполнение металлических покрытий парапета, карниза и пояска, а также примыканий кровли к стенам;
- неправильное выполнение температурного, осадочного и антисейсмического шва;
- дефекты кладки из-за нарушения правил производства работ в зимних условиях.
Все описанные дефекты, кроме первого, видимы и могут быть оценены. Но неоднородность растворной постели оказывает большое влияние на прочность кладки и является скрытым, труднооцениваемым дефектом.
Занижение марки камня и раствора может привести к снижению прочности кладки. Прочность камня влияет на прочность кладки больше, чем прочность раствора. Снижение прочности раствора снижает прочность кладки, тем сильнее, чем ниже высота камня. От прочности раствора больше зависит прочность кладки из камня неправильной формы, чем из камней, с формой правильного параллелепипеда. Наименьшее значение прочность раствора имеет в крупноблочной кладке, наибольшее - в бутовой. Все это нужно принимать во внимание при оценке влияния допущенных отступлений в марках камня и раствора на прочность кладки.
Серьезные последствия может вызвать применение видов камней и раствора не по проекту. Нельзя использовать камни, имеющие морозостойкость меньше проектной, силикатный кирпич вместо глиняного обыкновенного во влажных условиях и при низких расчётных температурах без изменения толщины наружных стен, полнотелый кирпич вместо пустотелого, тяжёлый раствор в наружных ограждающих конструкциях вместо лёгкого и т. п. Такие замены могут привести к разрушению каменных конструкций и промерзанию наружных ограждений зданий.
Может обрушится сильно нагруженные столбы и простенки из-за применения неправильной перевязки кирпича, нарушающей связь верстовых рядов с забутовкой, заполнение забутовки стен кирпичным боем. Кладка стен в зимних условиях при отсутствии перевязки наружной версты с забутовкой замораживается, а, когда кладка оттаивает, начинается обрушение наружного слоя стены.
Отсутствие перевязки продольных стен с поперечными снижает устойчивость участков стен и пространственную жёсткость здания. В случае неравномерной осадки основания появляется возможность обрушения стен.
Пропуски или занижения сечений связей стен с колоннами и перекрытиями уменьшают пространственную жёсткость здания, при появлении горизонтальных усилий это может привести к обрушению участков стен.
Некачественные выполнения стены и анкеровки стены с колоннами и перекрытиями в случае аварийного локального разрушения стен, значительно увеличивают объём разрушения зданий.
Утолщение горизонтальных швов кладки по сравнению с требуемыми нормами по-разному влияют на прочность кладки. С одной стороны, такое утолщение позволяет улучшить растворную постель под камнем, что приведёт к повышению прочности кладки. С другой стороны, чем толще горизонтальный шов, тем больше растягивающие усилия в камне из-за разных деформативных свойств камня и раствора. В зависимости от того, что больше оказывает влияние при утолщении горизонтального шва, происходит повышение или понижение прочности кладки. Утолщение горизонтальных швов до 30...40 мм снижает прочность кирпичной кладки на 10...15 %.
Раствор обычно имеет большую плотность, чем кирпич, и, следовательно, повышение толщины раствора в кладке вызовет повышение её теплопроводности. Нужно иметь также в виду, что утолщение швов приводит к значительному перерасходу цемента.
При приложении вертикальной нагрузки раствор в вертикальных швах препятствует свободной деформации камня в горизонтальном направлении. Поэтому некачественное заполнение вертикальных швов уменьшает прочность кладки. Пустые вертикальные швы, кроме того, являются концентраторами напряжений. Кроме этого кладка с плохим заполнением швов становится продуваемой, её теплопроводность возрастает.
Укладка балок и прогонов на каменные стены или столбы без опорных плит может вызвать местное разрушение каменной кладки. Например, при опирании балки шириной 120 мм и заделки её в стену на 250 мм, на кирпиче М100 и растворе М50 расчётное сопротивление кладки на местное сжатие составляет 45 кН, а расчётная реакция конца балки может быть больше 100 кН.
Несущая способность каменной кладки во многом зависит от поперечного сетчатого армирования. В зависимости от количества поперечного армирования прочность армированной кладки может в два раза превышать прочность неармированной. Если пропустить хотя бы одну сетку армирования, то уменьшится прочность конструкции в два раза.
При выполнении некачественных металлических покрытий парапетов, карнизов, а также примыкании кровли к стенам приведёт к переувлажнению каменной кладки и разрушению её при отрицательных температурах.
Невыполнение требований проекта в зимних условиях, например, применение не очищенного от снега и льда камня, занижение требуемых марок раствора, неправильная дозировка противоморозных добавок, может привести к снижению прочности кладки после её оттаивания.
Происходит обрушение кладок, выполненных в зимних условиях, из-за того, что на период оттаивания кладки не принимаются необходимые меры по временному усилению каменных конструкций, которые бы обеспечили их равномерное оттаивание.
3. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
3.1. Основные дефекты бетонных и железобетонных конструкций
К дефектам бетонных и железобетонных конструкций можно отнести:
- отклонение геометрических размеров от проектных;
- наличия трещин, отколов и разрушений;
- нарушение защитных покрытий (лакокрасочных, штукатурок, защитных экранов и др.);
- прогибы и деформации конструкций;
- нарушения сцепления арматуры с бетоном;
- наличия разрыва арматуры;
- коррозия бетона и арматуры.
3.2. Трещины железобетонных и бетонных конструкций
Наиболее характерными дефектами железобетонных и бетонных конструкций являются трещины. Они различаются на виды из-за напряжений, возникающих в конструктивных элементах в процессе их изготовления, транспортирования и монтажа, а также эксплуатационными нагрузками и воздействием окружающей среды.
К трещинам, появившимся в доэксплуатационный период, относятся:
- усадочные, вызванные нарушением технологического режима твердения бетона;
- в результате резких температурных перепадов отдельных участков конструкции и напряжений, возникающих при этом;
- трещины технологического происхождения, возникающие в элементах сборного железобетона при изготовлении;
- в результате нарушений условий складирования, транспортирования и монтажа.
Объём таких дефектов составляет около 60 %.
К трещинам, появившимся в эксплуатационный период, относятся:
- возникают в результате температурных деформаций, неправильного устройства или отсутствия температурных и деформационных швов;
- вызваны неравномерностью осадок грунтового основания, аварийным замачиванием грунтов, проведением земляных работ в непосредственной близости к фундаментам, динамическими нагружениями, связанными с забивкой свай, уплотнением грунта, близким расположением автотранспортных магистралей и т.п.;
- обусловленные силовыми воздействиями, превышающими расчётные значения.
В железобетонных конструкциях наиболее часто встречаются трещины в изгибаемых элементах, работающих по балочной схеме (балки, прогоны). Также возникают трещины, перпендикулярные (нормальные) продольной оси, вследствие появления растягивающих напряжений в зоне действия максимальных изгибающих моментов. И существуют трещины, наклонные к продольной оси, вызванные главными растягивающими напряжениями в зоне действия существенных перерезывающих сил и изгибаемых моментов.
Нормальные трещины имеют максимальную ширину раскрытия в крайних растянутых волокнах сечения элемента. Наклонные трещины начинают раскрываться в средней части боковых граней элемента — в зоне действия максимальных касательных напряжений, а затем развиваются в сторону растянутой грани.
Образование наклонных трещин на опорных концах балок и прогонов указывают на недостаточную их несущую способность по наклонному сечению. Вертикальные и наклонные трещины в пролётных участках балок и прогонов говорят о недостаточной их несущей способности по изгибающему моменту. Раздробление бетона сжатой зоны сечений изгибаемых элементов указывает на исчерпание несущей способности конструкции.
В плитах возникают следующие трещины:
- в средней части плиты, имеющие направление поперёк рабочего пролёта с максимальным раскрытием на нижней поверхности плиты;
- на опорных участках, имеющие направление поперёк рабочего пролёта с максимальным раскрытием на верхней поверхности плиты;
- радиальные и концевые, с возможным отпаданием защитного слоя и разрушением бетона плиты;
- вдоль арматуры по нижней плоскости стены.
Трещины на опорных участках плит поперёк рабочего пролёта указывают на недостаточную несущую способность по изгибающему опорному моменту. Характерно развитие трещин силового происхождения на нижней поверхности плит с различным соотношением сторон. При этом бетон сжатой зоны может быть не нарушен. Смятие бетона сжатой зоны оказывает на опасность полного разрушения плиты.
В колоннах образуются горизонтальные и вертикальные трещины на гранях колонн. Вертикальные трещины на гранях колонн появляются из-за изгиба стержней арматуры (например, в колоннах редко поставлены хомуты).
В железобетонных колоннах горизонтальные трещины не представляют особой опасности, если ширина их невелика, однако через такие трещины в арматуру могут попасть увлажненный воздух и агрессивные реагенты, которые вызовут коррозию металла.
Появление продольных трещин вдоль арматуры в сжатых элементах свидетельствует о разрушениях, связанных с потерей устойчивости (выпучиванием) продольной сжатой арматуры из-за недостаточного количества поперечной арматуры.
Трещины на опорных участках и торцах железобетонных конструкций, ориентированные вдоль арматуры, говорят о нарушении анкеровки арматуры. Об этом же свидетельствуют и наклонные трещины в приопорных участках, пересекающие зону расположения предварительно напряжённой арматуры и распространяющиеся на нижнюю грань края опоры.
Коррозия арматуры может вызвать трещины и отслоение бетона вдоль арматуры железобетонных элементов. В этих случаях происходит нарушение сцепления продольной и поперечной арматуры с бетоном.
Продольные трещины вдоль арматуры с нарушением сцепления её с бетоном могут быть вызваны и температурными напряжениями при эксплуатации конструкций с систематическим нагревом свыше 300 °С или последствиях пожара.
В изгибаемых элементах появлению трещин в основном способствует увеличение прогибов и углов поворота. Недопустимыми (аварийными) можно считать прогибы изгибаемых элементов более 1/50 пролёта при ширине раскрытия трещин в растянутой зоне более 0,5 мм.
3.3. Коррозия бетонных и железобетонных конструкций
Железобетонные конструкции постоянно подвергаются воздействию внешней среды, которая провоцирует возникновение коррозии материала. Коррозия различается по характеру воздействия и бывает химической, электрохимической и механической.
При химической коррозии происходит химическое взаимодействие между материалами конструкции и агрессивной средой, при этом не возникает электрический ток. Химическая коррозия может быть газовой и жидкой, в обеих отсутствуют электролиты.
При электрохимической коррозии коррозионные процессы протекают в водных растворах электролитов, во влажных газах, в расплавленных солях и щелочах. В материалах возникает электрических токов, в арматуре и закладных деталях одновременно протекают окислительный и восстановительный процессы.
Механическая коррозия (деструкция) возникает в материалах неорганического происхождения (цементный камень, растворная составляющая бетона, заполнитель) и вызывается напряжениями внутри материала, достигающими предела его прочности на растяжение. Внутренние напряжения в пористой структуре материала возникают вследствие разных причин, среди которых кристаллизация солей, отложение продуктов коррозии, давление льда при замерзании воды в порах и капиллярах. В бетоне между заполнителем и цементным камнем возникают внутренние напряжения при резких сменах температур в результате разных коэффициентов линейно-температурного расширения.
Различаются три вида физико-химической коррозии.
Коррозия I вида
На поверхности бетона в месте испарения или фильтрации свободной воды возникает налёт.
Коррозия вызывается фильтрацией мягкой воды сквозь толщину бетона и вымыванием из него гидрата окиси кальция: Ca(OH)2 (гашёная известь) и CaO (негашёная известь). В связи с этим происходит разрушение и других компонентов цементного камня: гидросиликатов, гидроалюминатов, гидроферритов, так как их стабильное существование возможно лишь в растворах Ca(OH)2 определённой концентрации. Описанный процесс называется выщелачиванием цементного камня. Выщелачивание из бетона 16 % извести приводит к снижению его прочности примерно на 20 %, при 30 %-ном выщелачивании прочность снижается уже на 50 %. При 40-50 %-ной потере извести бетон теряет свою прочность.
Коррозии I вида особо подвержены бетоны на портландцементе. Стойкими оказываются бетоны на пуццолановом портландцементе и шлакопортландцементе с гидравлическими добавками.
Коррозии II вида
При коррозии II вида происходит химическое разрушение компонентов бетона (цементного камня и заполнителей) под воздействием кислот и щелочей.
Кислотная коррозия цементного камня происходит из-за взаимодействия гидрата окиси кальция с соляной, серной, азотной кислотами, в результате чего Ca(OH)2 разрушается.
При фильтрации кислотных растворов через толщу бетона продукты разрушения вымываются, его структура делается пористой, и конструкция утрачивает несущую способность.
При концентрации растворов кислот выше 0,0001N, практически все цементные бетоны, за исключением кислотоупорных, быстро разрушаются. Более стойкими оказываются бетоны плотной структуры на портландцементе.
Стойкость бетонов в кислотной среде также зависит от вида заполнителей. Менее подвержены разрушению заполнители силикатных пород (гранит, сиенит, базальт, песчаник, кварцит).
Щелочная коррозия цементного камня происходит при высокой концентрации щелочей и положительной температуре среды. В этих условиях растворяются составляющие цементного клинкера (кремнезём и полуторные окислы), что и вызывает разрушение бетона. Менее подвержены коррозии бетоны на портландцементе и заполнителях карбонатных пород.
Коррозию II вида вызывают свободные органические кислоты (например, уксусная, молочная), растворяющие кальций; сульфаты, способствующие образованию сульфоалюмината кальция или гипса; соли магния, снижающие прочность соединений, содержащих известь; соли аммония, разрушающе действующие на композиты, содержащие известь.
Также вредными для бетона являются растительные и животные жиры и масла, так как они, превращая известь в мягкие соли жирных кислот, разрушают цементный камень.
Коррозии III вида
При коррозии III вида происходит разрушение структуры бетона продуктами кристаллообразования солей, накапливающихся в порах и капиллярах.
Кристаллизация солей может возникать при химическом взаимодействии агрессивной среды с компонентами камня или проникновением извне соляных растворов.
В этих случаях кристаллы соли выпадают в осадок, кальматируя (заполняя) пустоты в бетоне. На начальном этапе это ведёт к уплотнению бетона и повышению его прочности. Однако в последующем продукты кристаллизации настолько увеличиваются в объёме, что начинают рвать структурные связи, приводя к интенсивному трещинообразованию и разрушению бетона.
Определяющим фактором кристаллизационной коррозии является наличие в водных растворах сульфатов кальция, магния, натрия, способных при взаимодействии с трёхкальциевым гидроалюминатом цемента образовывать кристаллы. Стойкими к коррозии III вида можно отнести бетоны, в которых использованы цементы с низким содержанием трёхкальциевого алюмината (в портландцементе – до 5 %, в пуццолановом и шлакопортландцементе – до 7 %).
Бетонные конструкции, незащищённые от атмосферных воздействий (козырьки, балконы, лоджии), периодически замораживаются и оттаивают. Разрушающих факторов при замораживании бетона в водонасыщенном состоянии несколько: кристаллизационное давление льда; гидравлическое давление воды, возникающее в капиллярах вследствие отжатия её из зоны замерзания; различие в коэффициентах линейного расширения льда и скелета материала и т.д.
При замораживании бетон постепенно разрушается из-за накопления дефектов, образующихся во время отдельных циклов. Скорость разрушения зависит от степени водонасыщения бетона, пористости цементного камня, вида заполнителя. Более морозостойкими являются бетоны плотной структуры с низким коэффициентом водопоглащения.
Коррозия арматуры железобетона и её виды
Арматура в бетоне воспринимает растягивающее напряжение от внешней нагрузки, обеспечивая прочность конструкции, поэтому коррозия арматуры недопустима.
Под влиянием щелочной среды цементного бетона (pH = 12,5-12,6) стальная арматура пассивируется, т.е. защищается от окисления. Однако щелочность защитного слоя бетона в результате воздействия воды и содержащихся в воздухе двуокисей углерода CO2 и серы SO2 постепенно снижается, и, если она оказывается ниже значений pH = 9,5, то в арматуре начинаются окислительные процессы.
Углекислота реагирую с окисью кальция, содержащейся в бетоне, образует карбонат кальция и остаточную воду. Это реакция протекает в течение нескольких лет, понижаю величину pH в защитном слое бетона на 2,5-4 ед.
Серная кислота, реагируя с окисью кальция, образует гипс и остаточную воду. В результате этой реакции величина pH дополнительно может снижаться на 1-3 ед., достигая величины pH = 6-7.
Скорость окисления арматуры зависит в первую очередь от толщины защитного слоя бетона и степени агрессивности среды.
Коррозия арматуры может быть вызвана разными неблагоприятными факторами, обусловливающими химическое и электрохимическое воздействие. К ним относятся растворы кислот, щелочей, солей, влажные газы, природные и промышленные воды, а также блуждающие токи.
4. ХАРАКТЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ И ПОВРЕЖДЕНИЯ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Наиболее характерными дефектами и повреждениями металлоконструкций относятся:
- ослабление поперечного сечения или отсутствие элемента (вырез элемента или части сечения, отсутствие элемента, предусмотренного проектом, уменьшение сечения по сравнению с проектом в результате замены при изготовлении, монтаже или эксплуатации);
- деформации отдельных элементов или всей конструкции в виде погнутостей, прогибов, искривлений;
- отклонение или смещение конструкций относительно проектного положения;
- непроектное размещение элементов конструкций;
- трещины в основном металле, в сварном шве и околошовной зоне;
- дефекты сварных швов: неполномерность швов, пороки сварки, отсутствие швов;
- дефекты болтовых и заклёпочных соединений, такие, как трещиноватость, неполномерность головок, перекос стержня, неплотность пакета, ослабление или отсутствие болтов или заклёпок и т.д.;
- наличие в конструкциях концентраторов напряжений;
- взаимное смещение конструкций (расцентровка элементов, внеузловое опирание и т.д.);
- механические или температурные повреждения металла;
- разрушение антикоррозионных защитных покрытий и коррозионные повреждения металла и соединений;
- неграмотно выполненное усиление конструкций;
- деформации в элементах конструкций вследствие неравномерных осадок;
- непроектное приложение нагрузок на элементы конструкций в процессе эксплуатации (подвеска технологического оборудования, подвески, допущенные при выполнении ремонтных работ и т.п.).
Повреждения стальных конструкций можно разделить на:
- силовые (механические) – разрывы, трещины, потеря устойчивости, искривления и местные погибы, расстройство соединений, абразивный износ и т.п.;
- температурные – коробление и разрушение элементов при высоких температурах, хрупкие трещины при отрицательных температурах, повреждения защитных покрытий при нагреве;
- химические и электрохимические – коррозия металла и разрушение защитных покрытий.
Повреждения от силовых воздействий возникают в результате несоответствия расчётных предпосылок действительным условиям работы конструкций и обусловлены следующими факторами:
- ошибками проектирования, связанными с неправильным определением нагрузок и внутренних усилий и подбором сечения элементов и узлов;
- отличием фактического напряженного состояния от расчётного из-за неизбежного упрощения и идеализации расчётной схемы конструкции, её элементов, узлов и действующих нагрузок, а также недостаточной изученности действительной работы конструкций и характера воздействий;
- пониженными прочностными характеристиками основного и наплавленного металла, дефектами, приводящими к концентрации напряжений и способствующими усталостному и хрупкому разрушению;
- произвольным изменением сечений элементов, размеров сварных швов, числа заклёпок и болтов при изготовлении и монтаже по сравнению с проектными решениями;
- недопустимой перегрузкой конструкций при эксплуатации;
- нарушениями при монтаже и эксплуатации взаимного расположения конструкций (смещение прогонов, эксцентриситет и перепады в стыках подкрановых рельсов и т.п.), что приводит к появлению дополнительных, не учитываемых расчётом, нагрузок и динамических воздействий;
- нарушениями правил технической эксплуатации: ударами транспортируемых грузов, использованием конструкций для подвески блоков и опирания домкратов, подъёма и перемещения грузов при ремонтах без соответствующего расчёта и необходимого усиления, вырезкой отверстий в элементах конструкций для пропуска коммуникаций, удалением связевых элементов и т.п.
Для конструкций, подвергающихся действию подвижных динамических нагрузок, – подкрановых балок (особенно при кранах тяжёлого и весьма тяжёлого режимов работы) характерны усталостные повреждения, которые проявляются в виде трещин в основном металле, сварных швах и околошовной зоне и в расстройстве болтовых и заклёпочных соединений.
Повреждениям от температурных воздействий в наибольшей степени подвержены элементы, расположенные вблизи источников тепловыделения. В горячих цехах при изменении температуры появляются значительные температурные перемещения, приводящие к отклонению конструкций от проектного положения. При наличии связей, которые препятствуют свободным перемещениям, в элементах конструкций возникают дополнительные напряжения, имеющие циклический характер. При определённых условиях эти напряжения могут привести к искривлению элементов или появлению трещин. При нагреве стальных конструкций до температуры 100 °С разрушается защитное покрытие, при 300…400 °С происходит коробление элементов, особенно тонкостенных.
Нарушения правил эксплуатации оборудования и возникновение аварийных ситуаций могут привести к проливам расплавленного металла, короблению и пережогу элементов перекрытий и нижних частей колонн.
Повреждения от действия низких температур возникают, как правило, в открытых сооружениях и неотапливаемых зданиях. К таким повреждениям относятся хрупкие трещины в местах концентрации напряжений (сварные швы, резкие изменения сечения, фасонки ферм и т.п.). Особенно подвержены хрупким разрушениям конструкции, выполненные из кипящих сталей.
При агрессивной среде происходит разрушение защитных покрытий и коррозия металла. Интенсивность коррозионных повреждений, измеряется скоростью (мм в год) проникания коррозии по толщине элемента и относительной площадью участков, пораженных коррозией, зависит от степени агрессивности эксплуатационной среды, материала конструкций (марки стали), конструктивной формы элементов, системы и качества нанесения антикоррозионной защиты, а также от соблюдения правил технической эксплуатации (своевременная ликвидация протечек кровли, трубопроводов, контроль герметичности оборудования и т.д.). Дефекты и повреждения антикоррозионной защиты проявляются в виде шелушения, отслаивания, пор, трещин и других нарушений защитных свойств.
Повреждение металла возникает вследствие химической и электрохимической коррозии. Стальные конструкции производственных зданий больше подвержены электрохимической коррозии. Коррозионные повреждения металла разделяются на общие равномерные или неравномерные (по площади поверхности) и местные (отдельные питинги, язвы, сквозные поражения). Местные коррозионные поражения возникают при локальных воздействиях, например, при протечках кровли, нарушении герметичности трубопроводов и т.д. Если общая поверхностная коррозия приводит к уменьшению площади поперечного сечения элементов и повышению уровня напряжений, то местная коррозия не только ослабляет сечение, но и повышает концентрацию напряжений, что может привести к хрупкому разрушению конструкций.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Из данной работы можно сделать вывод, что строительных материалов достаточно много, и у каждого вида свои особые условия изготовления, хранения, монтажа, эксплуатации. И чтобы здание или сооружение прослужило долгие годы, необходимо при строительстве объектов любого назначения осуществлять регулярный контроль за процессом производства и стараться вовремя соблюдать нормативные, технологические и проектные требования.
При обследовании несущих конструкций уже существующих зданий в первую очередь следует выявлять дефекты и повреждения, приводящие к снижению несущей способности конструкций или к ненадёжности общей пространственной схемы обследуемого здания. Необходимо своевременного устранять эти дефекты.