Виды долговечности: Долговечность, моральный и физический износ зданий и сооружений и их строительных конструкций |

Содержание

Долговечность, моральный и физический износ зданий и сооружений и их строительных конструкций

Долговечность — это время, в течение которого в зданиях и сооружениях эксплуатационные качества сохраняются на заданном проектном уровне в соответствии с нормативными сроками службы. При этом она не зависит от периодически проводимых текущих и капитальных ремонтов.
Различают физическую и моральную (технологическую) долговечность, а также обратные им понятия — физический износ и моральный износ (старение).

Физическая долговечность зависит от физико-технических характеристик конструкции: прочности, жесткости, геометрической неизменяемости, тепло- и звукоизоляции, герметичности и других параметров.

Моральная долговечность определяется соответствием зданий и сооружений по геометрическим размерам, благоустройству, архитектуре, технологической оснащенности и т.д. своему функциональному назначению.
Существует также понятие оптимальной долговечности, а именно, срока службы зданий и сооружений, в течение которого экономически целесообразно поддерживать их в рабочем состоянии. После этого затраты на содержание становятся нецелесообразными, так как значительно превышают сметную стоимость нового строительства.
В ходе эксплуатации здания и сооружения подвергаются воздействию многочисленных природных и технологических факторов, учитываемых в рабочем проекте при выборе материалов, конструкций и т.п. Однако на практике соответствие фактических характеристик строительных материалов и конструкций может существенно отличаться от нормативных, в результате чего суммарное воздействие многих факторов может привести к ускоренному износу сооружений.

Физический износ конструкций зданий и сооружений — это потеря ими своих первоначальных качеств. В процессе физического износа конструкций можно выделить следующие моменты:

во-первых, период приработки, деформаций и повышение износа; он непродолжителен и на него распространяются гарантии, выдаваемые строительной организацией в соответствии с видом конструкции и характером ее работы: в этот период, как правило, выполняются ремонтные работы после прекращения осадок зданий и сооружений;

во-вторых, период нормальной эксплуатации, медленного износа, во время которого накапливаются необратимые деформации, приводящие к структурных изменениям материала конструкции и постепенному его разрушению;

в-третьих, период ускоренного износа, когда он достигает критического значения и возникает вопрос о целесообразности проведения ремонта или разборки зданий и сооружений

Моральный износ (старение) здании и сооружении различают двух форм:

под моральным износом первой формы понимают обесценивание ранее построенных здании и сооружении. Он не имеет практического значения, ибо здания и сооружения не могут быть проданы на рынке и подлежат сносу или разборке;

моральный износ второй формы — это технологическое старение, требующее дополнительных капитальных вложений на модернизацию здании и сооружений в соответствии с современными технологиями. С данным видом старения наиболее часто приходится встречаться на практике. Определение морального старения второй формы очень сложный процесс и носит индивидуальный характер.

В то время, как моральный износ первой формы практически не связан с дополнительными затратами, моральный износ второй формы требует более 25% стоимости ремонтных работ. В настоящее время около 75% капитальных вложений расходуется на реконструкцию промышленных предприятий, ибо это более простой и экономичный путь получения продукции, чем при новом строительстве.

Физический износ можно уменьшить путем проведения ремонтов, а моральный износ — только реконструкцией. Но следует иметь в виду, что каждое здание и сооружение характеризуется обоими видами износа, но на практике иногда определяющим является один из них.
Поэтому при составлении перспективных планов ремонта и реконструкции зданий и сооружений необходимо подходить конкретно в каждом случае, исходя из реальных условий и возможностей ремонтно-строительных организаций.

Долговечность зданий и сооружений. Факторы износа

содержание ..

1
2

3
4
5
6
7
8
9
10 ..

Лекция 3

1. Долговечность зданий и сооружений. Факторы износа.

Долговечность — это время, в течение которого в зданиях и сооружениях
эксплуатационные качества сохраняются на заданном проектном уровне в
соответствии с нормативными сроками службы. При этом она не зависит от
периодически проводимых текущих и капитальных ремонтов. Долговечность
определяется сроком службы основных несменяемых конструкций.

Различают физическую и моральную (технологическую) долговечность, а
также обратные им понятия — физический износ и моральный износ
(старение).

Физическая долговечность зависит от физико-технических характеристик
конструкции: прочности, жесткости, геометрической неизменяемости, тепло-
и звукоизоляции, герметичности и других параметров.

Существует также понятие оптимальной долговечности, а именно, срока
службы зданий и сооружений, в течение которого экономически
целесообразно поддерживать их в рабочем состоянии. После этого затраты
на содержание становятся нецелесообразными, так как значительно
превышают сметную стоимость нового строительства.

В ходе эксплуатации здания и сооружения подвергаются воздействию
многочисленных природных и технологических факторов (рис. 1), которые
должны учитываться в рабочем проекте при выборе материалов, конструкций
и т.п. Однако на практике соответствие фактических характеристик
строительных материалов и конструкций может существенно отличаться от
нормативных, в результате чего суммарное воздействие многих факторов
может привести к ускоренному износу сооружений. .

Рис. 1 Схема воздействий на здания и
сооружения различных факторов

2. Физический износ зданий и сооружений. Его причины.

Под физическим износом понимают потерю зданием с течением времени
несущей способности (прочности, устойчивости), снижение тепло- и
звукоизоляционных свойств, водо- и воздухонепроницаемости.

Основными причинами физического износа являются воздействия природных
факторов, а также технологических процессов, связанных с использованием
здания.

Процент износа зданий определяют по срокам службы или фактическому
состоянию конструкций, пользуясь правилами оценки физического износа,
изложенными в ВСН 53-86(р) Ведомственные строительные нормы. «Правила
оценки физического износа жилых зданий» ГОСГРАЖДАНСТРОЙ. МОСКВА 1988,
где в таблицах устанавливаются признаки износа, количественная оценка и
определяется физический износ строительных конструкций, инженерных
систем и технологического оборудования в процентах.

Физический износ устанавливают:

— на основании визуального и инструментального обследования
конструктивных элементов и определения процента потери их
эксплуатационных свойств вследствие физического износа с помощью таблиц;

— экспертным путем с оценкой остаточного срока службы;

— расчетным путем;

— инженерным обследованием зданий с определением стоимости работ,
необходимых для восстановления эксплуатационных свойств.

Физический износ определяется методом сложения величин физического
износа отдельных элементов здания: фундаментов, стен, перекрытий, крыши,
кровли, полов, оконных и дверных устройств, отделочных работ, внутренних
санитарно-технических и электротехнических устройств прочих элементов.

Для определения физического износа конструкций обследуют их отдельные
участки, имеющие разную степень износа. Метод определения физического
износа на основе инженерного исследования предусматривает
инструментальный контроль состояния элементов здания и определение
степени потери их эксплуатацией свойств.

Оценки физического износа по методу сопоставления фактических и
нормативных сроков службы представляет линейную зависимость износа от
сроков службы, что не соответствует действительной закономерности
физических процессов, сопровождающих физический износ элементов зданий.
Поэтому необходимо проводить инженерное обследование для объективной
оценки физического износа.

Наблюдения за конструкциями показывают, что в первый период
эксплуатации — период приработки, когда конструкция новая, износ слабее,
а к третьему периоду — к концу срока службы — интенсивность износа
возрастает. Конструкция, износ которой за 100 лет службы составит 75 %,
к концу срока службы изнашивается в полтора раза больше (45 %), чем в
первом периоде (30 %) (рис. 2).                   1
период                              2
период                                    3
период

(период приработки) (период
нормальной эксплуатации) (период
старения)

Рис. 2. Степень
физического износа в периоды эксплуатации здания

По физическому износу отдельных конструктивных элементов и инженерных
систем устанавливают износ всего здания в целом.

При выполнении капитального ремонта физический износ частично
ликвидируется, а стоимость здания увеличивается.

В процессе физического износа конструкций можно выделить следующие
моменты:

— во-первых, период приработки, деформаций и повышение износа; он
непродолжителен и на него распространяются гарантии, выдаваемые
строительной организацией в соответствии с видом конструкции и
характером ее работы: в этот период, как правило, выполняются ремонтные
работы после прекращения осадок зданий и сооружений;

— во-вторых, период нормальной эксплуатации, медленного износа, во время
которого накапливаются необратимые деформации, приводящие к структурных
изменениям материала конструкции и постепенному его разрушению;

в-третьих, период ускоренного износа, когда он достигает критического
значения и возникает вопрос о целесообразности проведения ремонта или
разборки зданий и сооружений.

Поэтому при составлении перспективных планов ремонта и реконструкции
зданий и сооружений необходимо подходить конкретно в каждом случае,
исходя из реальных условий и возможностей ремонтно-строительных
организаций.

Физический износ здания определяется по формуле:

где Фз – физический износ здания, %;

Ф кi – отдельной конструкции, элемента или системы, %;

l i – коэффициент, соответствующий доле восстановительной стоимости
отдельной конструкции, элемента или системы в общей восстановительной
стоимости здания;

n – число отдельных конструкций, элементов или систем в здании.

3. Моральный
износ зданий и сооружений, его виды.

Моральный износ (старение) здании и сооружении различают двух форм — М1
и М2:

под моральным износом первой формы (М1) понимают обесценивание ранее
построенных здании и сооружении. Он не имеет практического значения, ибо
здания и сооружения не могут быть проданы на рынке и подлежат сносу или
разборке;

моральный износ второй формы (М2) — это технологическое старение,
требующее дополнительных капитальных вложений на модернизацию здании и
сооружений в соответствии с современными технологиями. С данным видом
старения наиболее часто приходится встречаться на практике. Определение
морального старения второй формы очень сложный процесс и носит
индивидуальный характер.

В то время, как моральный износ первой формы практически не связан с
дополнительными затратами, моральный износ второй формы требует более
25% стоимости ремонтных работ. В настоящее время около 75% капитальных
вложений расходуется на реконструкцию промышленных предприятий, ибо это
более простой и экономичный путь получения продукции, чем при новом
строительстве.

Возможны два основных способа количественной оценки морального износа
второй формы: технико-экономический и социальный.

Технико-экономический способ представляет собой систему показателей,
составленных на основании обобщения удельной стоимости конструктивных
элементов и инженерного оборудования различных зданий, выраженной в
процентах от восстановительной стоимости зданий.

Метод социальной оценки второй формы морального износа основывается на
анализе процессов обмена и купли-продажи жилья.

Моральный износ здания меняется скачкообразно по мере изменения
социальных требований, но моральному износу здания подвергаются гораздо
быстрее, чем физическому.

содержание ..

1
2

3
4
5
6
7
8
9
10 ..

Прочность бетона | Типы прочности и факторы, влияющие на долговечность бетона

Определение

Способность бетона выдерживать без ухудшения условий, для которых он рассчитан, в течение длительного периода лет называется долговечностью.

Долговечность бетона может быть определена как способность бетона противостоять атмосферным воздействиям, химическому воздействию и истиранию, сохраняя при этом желаемые технические свойства.

Долговечность определяется как способность бетона сопротивляться атмосферным воздействиям, химическому воздействию и истиранию при сохранении желаемых технических свойств. Обычно это относится к продолжительности или сроку службы безотказной работы. Различные бетоны требуют разной степени прочности в зависимости от условий воздействия и желаемых свойств. Например, к бетону, подверженному воздействию приливной морской воды, предъявляются другие требования, чем к бетону внутри помещений.

Бетон останется прочным, если:

Структура цементного теста плотная и малопроницаемая
В экстремальных условиях он захватывает воздух, чтобы противостоять циклу замораживания-оттаивания.
Изготовлен из градуированного заполнителя, прочного и инертного
Ингредиенты смеси содержат минимальное количество примесей, таких как щелочи, хлориды, сульфаты и ил.

Факторы, влияющие на долговечность бетона

Прочность бетона зависит от следующих факторов

Содержание цемента

Смесь должна обеспечивать сцепление и предотвращать сегрегацию и кровотечение. Если количество цемента уменьшается, то при фиксированном водоцементном отношении удобоукладываемость будет снижена, что приведет к неадекватному уплотнению. Однако, если для улучшения удобоукладываемости добавляется вода, соотношение вода/цемент увеличивается, что приводит к получению материала с высокой проницаемостью.

Уплотнение

Бетон в целом содержит пустоты, которые могут быть вызваны недостаточным уплотнением. Обычно это определяется используемым уплотняющим оборудованием, типом опалубки и плотностью металлоконструкций

Затвердевание

Очень важно обеспечить надлежащее укрепление, способствующее удержанию влаги и обеспечению полного процесса гидратации. важный фактор долговечности. Можно заметить, что более высокая проницаемость обычно обусловлена более высокой пористостью. Таким образом, надлежащее отверждение, достаточное количество цемента, надлежащее уплотнение и подходящее бетонное покрытие могут обеспечить получение бетона с низкой проницаемостью 9. 0003

Типы прочности

Существует много типов, но основные из них:

Физическая стойкость бетона
Химическая стойкость бетона

Физическая стойкость

Физическая стойкость против следующих воздействий

Замораживание и оттаивание
Просачивание/проницаемость воды
Температурные стрессы, т. е. высокая теплота гидратации

Химическая стойкость

Химическая стойкость против следующих воздействий

Реакция щелочных агрегатов
Сульфатная атака
Попадание хлорида
Задержка образования эттрингита
Коррозия арматуры

Причины недостаточной прочности бетона

1. Внешние причины:

Экстремальные погодные условия
Экстремальная температура
Экстремальная влажность
Истирание
Электролитическое действие
Воздействие природных или промышленных жидкостей или газов

25in; mso-list: l5 level1 lfo1;»> 2. Внутренние причины

а) Физические

Изменение объема из-за различий в термических свойствах заполнителей и цементного теста
Морозное действие

b) Химические

Щелочные агрегатные реакции
я. Щелочная кремнеземная реакция
ii. Щелочно-силикатная реакция
III. Реакция щелочного карбоната
Коррозия стали

Долговечность

Долговечность – это способность прослужить долгое время без значительного износа. Прочный материал помогает окружающей среде, сохраняя ресурсы и сокращая количество отходов и воздействие ремонта и замены на окружающую среду. Производство замещающих строительных материалов истощает природные ресурсы и может привести к загрязнению воздуха и воды.

Бетон устойчив к атмосферным воздействиям, химическому воздействию и истиранию, сохраняя при этом желаемые технические характеристики. Различные бетоны требуют разной степени прочности в зависимости от окружающей среды и желаемых свойств. Ингредиенты бетона, их пропорции, взаимодействие между ними, методы укладки и отверждения, а также условия эксплуатации определяют окончательную прочность и срок службы бетона.

Заменитель Wacker Drive с интенсивным движением в центре Чикаго был рассчитан на срок от 75 до 100 лет.

Расчетный срок службы большинства зданий часто составляет 30 лет, хотя здания часто служат от 50 до 100 лет и более. Из-за своей долговечности большинство бетонных и каменных зданий сносят из-за функционального устаревания, а не из-за износа. Тем не менее, бетонная оболочка или конструкция могут быть перепрофилированы в случае изменения назначения или функции здания или при обновлении интерьера здания. Бетон, как конструкционный материал и как внешняя оболочка здания, обладает способностью противостоять естественным механизмам разрушения, а также стихийным бедствиям.

Долговечность бетона может быть определена как способность бетона противостоять атмосферным воздействиям, химическому воздействию и истиранию при сохранении желаемых технических свойств. Различные бетоны требуют разной степени прочности в зависимости от условий воздействия и желаемых свойств. Например, к бетону, подверженному воздействию приливной морской воды, предъявляются другие требования, чем к бетонному полу в помещении.

Эти бетонные панели размером 3 на 5 футов с декоративной отделкой были выставлены на открытом воздухе в относительно суровую погоду в районе Скоки, штат Иллинойс (недалеко от Чикаго). За редким исключением их внешний вид очень мало изменился после более чем 40 лет воздействия яркого солнечного света, ветра, снега, кислотных дождей, заморозков и оттепелей, жаркого лета и холодной зимы

Высокая влажность и дождь: Бетон с небольшим содержанием органических веществ или без него устойчив к износу из-за гниения или ржавчины в жарком влажном климате. Влага может попасть в здание только через швы между бетонными элементами. Ежегодный осмотр и ремонт соединений минимизируют этот потенциал. Что еще более важно, если влага проникнет через швы, она не повредит бетон. Стены должны дышать, иначе бетон высохнет, если не будет покрыт непроницаемой мембраной.

Портландцементную штукатурку (штукатурку) не следует путать с системами наружной изоляции и отделки (EIFS) или системами синтетической штукатурки, которые могут иметь проблемы с производительностью, включая повреждение от влаги и низкую ударопрочность. Синтетическая штукатурка, как правило, представляет собой часть толщины штукатурки из портландцемента, обеспечивая меньшую ударопрочность. Благодаря своему составу он не позволяет внутренней части стены высохнуть, когда внутрь попадает влага. Захваченная влага в конечном итоге приводит к гниению изоляции, обшивки и деревянного каркаса. Он также разъедает металлический каркас и металлические крепления. Было меньше проблем с EIFS, используемыми на твердых основаниях, таких как бетон или каменная кладка, потому что эти основания очень стабильны и не подвержены гниению или коррозии.

Стойкость к ультрафиолетовому излучению: Ультрафиолетовая часть солнечного излучения не вредит бетону. Использование цветных пигментов в бетоне сохраняет цвет эстетичных элементов (например, стен или пола) еще долго после того, как краска выцвела под воздействием солнца.

Несъедобный: Вредители и насекомые не могут разрушить бетон, потому что он несъедобен. Некоторые более мягкие материалы несъедобны, но все же обеспечивают путь для насекомых. Из-за его твердости вредители и насекомые не прогрызают бетон.

Условия воздействия на бетон от умеренных до тяжелых: Ниже приведены важные условия воздействия и механизмы разрушения бетона. Бетон может противостоять этим воздействиям при правильном проектировании. Руководство спецификатора по долговечному бетону, EB221 и Проектирование и контроль бетонных смесей , EB001.15 предназначены для предоставления достаточной информации, позволяющей практикующему специалисту выбирать материалы и расчетные параметры смешивания для получения прочного бетона в различных условиях.

Стойкость к замораживанию и оттаиванию: Наиболее потенциально разрушительным фактором атмосферных воздействий является замерзание и оттаивание во влажном состоянии бетона, особенно в присутствии противогололедных химикатов. Ухудшение состояния вызвано замерзанием воды и последующим расширением пасты, частиц заполнителя или того и другого.

При правильной системе микроскопических пузырьков воздуха, полученной путем добавления воздухововлекающей добавки и тщательного перемешивания, бетон обладает высокой устойчивостью к замораживанию и оттаиванию. Эти микроскопические пузырьки воздуха в бетоне приспосабливаются к расширению воды в лед и, таким образом, снижают создаваемое внутреннее давление. Бетон с низким водоцементным отношением (0,40 и ниже) более прочен, чем бетон с высоким водоцементным отношением (0,50 и выше). Воздухововлекающие бетоны с низким водоцементным отношением и содержанием воздуха от 5 до 8 % с правильно распределенными воздушными пустотами без повреждений выдерживают большое количество циклов замораживания и оттаивания.

Химическая стойкость: Бетон устойчив к большинству природных сред и многим химическим веществам. Бетон регулярно используется для строительства сооружений для транспортировки и очистки сточных вод из-за его способности противостоять коррозии, вызванной высокоагрессивными загрязнителями в потоке сточных вод, а также химическими веществами, добавляемыми для обработки этих отходов.

Однако иногда бетон подвергается воздействию веществ, которые могут разрушать его. Бетон химических производств и складских помещений особенно подвержен химическому воздействию. Влияние сульфатов и хлоридов обсуждается ниже. Кислоты разрушают бетон, растворяя цементную пасту и заполнители на основе кальция. Помимо использования бетона с низкой водопроницаемостью, можно использовать обработку поверхности, чтобы предотвратить контакт агрессивных веществ с бетоном. Воздействие веществ на бетон и Руководство по защитным обработкам , IS001 , обсуждает воздействие сотен химических веществ на бетон и предоставляет список обработок, помогающих контролировать химическую атаку. Узнайте больше о кислотостойкости.

Стойкость к воздействию сульфатов: Большое количество сульфатов в почве или воде может повредить и разрушить неправильный бетон. Сульфаты (например, сульфат кальция, сульфат натрия и сульфат магния) могут разрушать бетон, реагируя с гидратированными соединениями в затвердевшем цементном тесте. Эти реакции могут вызвать достаточное давление, чтобы медленно вызвать разрушение бетона.

Как и природный камень, такой как известняк, пористый бетон (обычно с высоким водоцементным отношением) подвержен выветриванию, вызванному кристаллизацией солей. Примеры солей, вызывающих выветривание бетона, включают карбонат натрия и сульфат натрия.

Сульфатное воздействие и кристаллизация солей более серьезны в местах, где бетон подвергается циклам увлажнения и высыхания, чем при непрерывных циклах увлажнения. Для наилучшей защиты от внешнего воздействия сульфатов следует использовать бетон с низким отношением воды к вяжущему материалу (в/см) (менее 0,45 для среды с умеренным содержанием сульфатов и менее 0,40 для более жесткой среды) вместе с цементами или комбинациями вяжущих материалов. специально разработан для сульфатных сред

Мост Конфедерации, соединяющий пролив Нортумберленд между островом Принца Эдуарда и Нью-Брансуиком, был специально разработан для обеспечения высокой прочности в суровых условиях и 100-летнего срока службы. Мост должен быть устойчивым к замерзанию и оттаиванию, воздействию морской воды и истиранию плавающим льдом.

Воздействие морской воды: Бетон десятилетиями использовался в условиях воздействия морской воды с отличными эксплуатационными характеристиками. Однако для таких суровых условий требуется особая осторожность при выборе смеси и материалов. Сооружение, подверженное воздействию морской воды или брызг морской воды, наиболее уязвимо в зоне приливов или брызг, где происходят повторяющиеся циклы намокания и высыхания и/или замерзания и оттаивания. Сульфаты и хлориды в морской воде требуют использования бетона с низкой проницаемостью, чтобы свести к минимуму коррозию стали и воздействие сульфатов. Полезен цемент, устойчивый к воздействию сульфатов. Должно быть обеспечено надлежащее бетонное покрытие поверх арматурной стали, а водоцементное отношение не должно превышать 0,40.

Стойкость к хлоридам и коррозии стали: Хлориды, присутствующие в простом бетоне (тот, который не содержит арматурную сталь), как правило, не являются проблемой долговечности. В случае армирования паста защищает закладную сталь от коррозии благодаря своему сильнощелочному характеру. Окружающая среда с высоким pH в бетоне (обычно (более 12,5) вызывает образование пассивной защитной оксидной пленки на стали. Однако присутствие ионов хлорида из антиобледенителей или морской воды может разрушить пленку или проникнуть в нее. вдоль стали или между стальными стержнями образуется электрохимический ток и начинается процесс коррозии.0003

Стойкость бетона к хлоридам хорошая; однако для суровых условий, таких как настилы мостов, его можно увеличить, используя низкое водоцементное отношение (около 0,40), не менее семи дней влажного отверждения и дополнительные вяжущие материалы, такие как микрокремнезем, для снижения проницаемости. Увеличение защитного слоя бетона над сталью также помогает замедлить миграцию хлоридов. Другие методы снижения коррозии стали включают использование добавок, замедляющих коррозию, арматурную сталь с эпоксидным покрытием, обработку поверхности, бетонные покрытия и катодную защиту.

Стойкость к щелочно-кремнеземной реакции (ASR): Щелочно-кремнеземная реакция (ASR) – это реакция расширения между некоторыми формами кремнезема в заполнителях и щелочами калия и натрия в цементном тесте. Реакционная способность потенциально опасна только тогда, когда она вызывает значительное расширение. Показателями наличия щелочно-агрегатной реакционной способности могут быть сеть трещин, сомкнутые или выкрашивающие швы, подвижки частей конструкции. Щелочно-кремнеземную реакцию можно контролировать путем правильного выбора заполнителя и/или использования дополнительных вяжущих материалов (таких как летучая зола или шлаковый цемент) или смесевых цементов, контроль реакции которых подтвержден испытаниями.