Физический и моральный износ зданий

С момента введения здания в эксплуатацию все элементы и конструкции постепенно снижают свои качества. Эти изменения являются следствием воздействия многих физико-механических и химических факторов. К наиболее важным из них относятся: неоднородность материалов; напряжения, вызывающие микротрещины в материале; попеременное увлажнение и высушивание; периодические замораживания и оттаивания; высокий температурный градиент, приводящий к неоднородным деформациям и разрушениям структуры материала; химическое воздействие кислот и солей; коррозия металла; загнивание древесины и т.п. При этом интенсивность протекания процессов колеблется в достаточно широких пределах и является следствием экологического состояния окружающей среды, уровнем технической эксплуатации, капитальности зданий и качества выполнения строительно-монтажных работ.

Надежность и долговечность конструкций зависят от интенсивности разрушительных процессов. Основной характеристикой зданий является долговечность. Под этим термином понимают такой расчетный срок службы, в течение которого материал или конструкция сохраняют свои свойства и заданные характеристики. Под физическим износом конструкций и зданий подразумевается ухудшение технического состояния, приводящее к потере прочностных, эксплуатационных и других качеств.

Величина физического износа - это количественная оценка технического состояния, показывающая долю ущерба по сравнению с первоначальным состоянием технических и эксплуатационных свойств конструкций и здания в целом.

Прогнозирование износа - сложная многофакторная задача. В связи с наличием в здании огромного количества разнопрочных и разнодолговечных конструкций и материалов нереально спрогнозировать весь срок его службы как сочетание сроков службы каждого элемента в отдельности.

Теоретически предполагается, что физический износ здания со временем увеличивается (рис. 2.1, кривая 1). Фактически, по результатам натурных обследований, параметры физического износа менее интенсивны (кривая 2) в результате поддержания элементов здания в нормальном техническом состоянии и могут периодически снижаться (кривая 3) при выполнении ремонтных сроков эксплуатации зданий.

Рис. 2.1. Изменение физического износа зданий
1 - по данным С.К. Балашова; 2 - по статистическим данным; 3 -при выполнении ремонтно-восстановительных работ

Вообще ремонту должны подвергаться только сменяемые конструкции, срок службы которых менее нормативного срока службы несменяемых конструкций. В свою очередь, несменяемые конструкции при наличии физического износа должны подвергаться регенерации, т.е. процессам, обеспечивающим восстановление несущей и эксплуатационной способности. В результате использования новых материалов и технологий восстановительные работы могут существенно повысить уровень надежности и долговечности конструкций и здания в целом.

Результаты обследований показывают, что износ зданий и отдельных его элементов происходит более интенсивно в первые 20-30 лет эксплуатации и после 90-100 лет. Анализ развития физического износа конструктивных элементов свидетельствует, что срок службы зданий существенно превышает усредненные и нормативные значения. Данные позволяют сделать вывод, что здания II группы капитальности, уцелевшие и просуществовавшие 70 лет и имеющие при этом износ 40 %, как бы стабилизируются и их дальнейшее существование остается без заметных изменений в условиях нормальной эксплуатации.

В зависимости от капитальности нормами определены усредненные сроки службы конструкций в годах.

Опыт эксплуатации зданий показывает, что технический срок службы превышает нормативные значения, которые являются в некотором смысле условными. Об этом свидетельствуют различные нормативные сроки для одинаковых конструкций различных стран. Так, расчетный срок службы фундаментов в Венгрии и Бельгии составляет 150, Франции - 100, Швеции - 80 лет.

Физический износ конструкций связан прежде всего со старением материалов и изменением условий эксплуатации. Снижение физико-механических характеристик материала в результате старения соответствует плавному изменению степени износа, в то время как изменение условий эксплуатации и внешних воздействий способствует более резкой и скачкообразной интенсивности износа.

На рис. 2.2 приведены данные по физическому износу фундаментов жилых домов старой постройки за период более 100 лет. При этом установлены области интенсивного износа, связанные с возрастанием динамических нагрузок от транспортных средств, а также вызванные техногенными процессами.

Рис. 2.2. Интенсивность износа фундаментов
1 - при нормальной эксплуатации здания; 2 - при изменении внешних воздействий; 3 - при возрастании внешних нагрузок; 4 -при замачивании фундаментов (аварийные ситуации)

Статистическая обработка результатов исследований зависимости процента износа от продолжительности эксплуатации зданий первых массовых серий показала, что интенсивность старения зависит от конструктивной схемы, применяемых материалов и конструкций, а также от характера эксплуатации и планомерности проведения ремонтных работ. Так, для зданий со стенами из кирпича и железобетонными перекрытиями период времени до постановки на капитальный ремонт составляет 15-20 лет, до проведения текущего ремонта - 3-5 лет.

Отсутствие текущего и капитального ремонтов характеризуется кривыми износа 1,3 (рис. 2.3), а при соблюдении правил и технических условий эксплуатации - кривой 2.

Рис. 2.3. Зависимости износа жилых зданий от продолжительности эксплуатации
1 - крупнопанельные с внутренними несущими стенами и наружными однослойными панелями из легких бетонов; 2 - здания с кирпичными стенами и железобетонными перекрытиями; 3 - крупнопанельные с наружными многослойными стенами

Жизненный цикл зданий возможно повысить при выполнении элементарных требований по их эксплуатации.

Оценка степени износа конструктивных элементов, их несущей способности и ограждающих функций является достаточно сложной и трудоемкой задачей и требует инженерных методов диагностики.

Физический износ оценивается, как правило, методом натурных обследований.

Оценка степени физического износа по общей характеристике технического состояния приведена в таблице 2.2. Рассматриваются четыре степени физического износа и примерная стоимость восстановительных работ. Несвоевременное восстановление несущей способности конструктивных элементов, как правило, приводит к росту стоимости восстановительных работ, иногда превышающей стоимость самих конструкций.

Таблица 2.2