Анализ основных природно-климатических и техногенных воздействий на здания и обусловленных ими процессов в конструктивных элементах
Основное назначение зданий – защита людей и оборудования от неблагоприятных природно-климатических и техногенных воздействий (рис.1), поддержание заданных параметров, должно использовать благоприятные воздействия окружающей среды.
Рис.1. Факторы, действующие на здания и вызывающие их износ и разрушение
Воздействие природных факторов. Природные факторы весьма разнообразны. Они действуют на здание на поверхности и под землей, раздельно и в различных сочетаниях в зависимости от климатических, гидрогеологических и других условий. Правильный учет воздействия этих факторов имеет важное значение в обеспечение долговечности.
Воздействие воздушной среды.В атмосфере содержится пыль и газы, способствующие разрушению зданий. Загрязненный воздух, особенно в сочетании с влагой, вызывает преждевременный износ, коррозию или загрязнение, растрескивание и разрушение строительной конструкции. Вместе с тем, в чистой и сухой атмосфере камни, бетоны и даже металлы могут сохраняться сотни и тысячи лет. Основным загрязнителем воздуха являются продукты сгорания различных топлив. Степень агрессивности атмосферы во многом зависит от относительной влажности воздуха, температуры воздуха, скорости обмена и др. При влажности воздуха до 50-60% вероятность коррозии очень мала, а при влажности более 70-80% она возрастает в сотни раз. Помещения с влажностью менее порога увлажнения относятся к сухим и с нормальной влажностью; в них металл не корродирует. Если влажность в помещениях выше порога увлажнения, т.е. в них протекают влажные и мокрые процессы, то это необходимо учитывать при оценке вероятности коррозии.
|
|
Воздействие атмосферной влаги.Основную роль в нарушении структуры материала играет влага: она вызывает набухание, гниение, коррозию, механическое разрушение при замерзании воды в порах и пустотах.
В строительных конструкциях самыми уязвимыми местами, наиболее доступными для проникновения влаги и агрессивных веществ, являются стыки, места сопряжения оконных и дверных коробок с конструкциями, различные тепловые мостики.
Влага в конструкциях может находиться в виде воды или льда. Естественное увлажнение конструкций может быть капельно - жидким или конденсационным или конденсационным.
Капельно-жидкое увлажнение происходит вследствие проникновения дождя через поврежденную кровлю или через другие конструкции, под действием косого дождя, падающего на стены, а также растаявшего снега. Дождевая вода сравнительно чистая, однако осадки, проходя через загрязненные слои воздуха, увлекают из него аммонийные соли, углекислоту, серную кислоту и другие вредные вещества и, проникая в конструкции, разрушают их.
|
|
При каменном или плотном наружном слое стены вода проникает всего на несколько миллиметров и под воздействием солнечных лучей и ветра легко испаряется. При пористых конструкциях, а также при плохо выполненных швах в однослойных крупноразмерных конструкциях дождевая влага проникает в стену глубоко, попадая даже внутрь помещений.
В разрушении ограждающих конструкций велика роль дождя в сочетании с ветром. На старых постройках можно видеть следы разрушения стены ветром, дождем и песком.
В отличии от капельно –жидкого, конденсационное увлажнение конструкций происходит в результате перемещения водяных паров с воздухом.
Поскольку строительные материалы неоднородны по составу, то под действием воды и содержащихся в ней солей и кислот, а также ветра они разрушаются неравномерно.
Действие солей очень опасно в период кристаллизации. Даже насыщенные растворы не разрушают бетонные и каменные конструкции так, как соли, остающиеся после испарения влаги. Многократное и длительное увлажнение конструкций солевым раствором, сопровождающееся испарением влаги, приводит к разрушению.
Металлические конструкции разрушаются под действием всех кислот.
|
|
Воздействие грунтовой воды.Грунтовая вода существует в природе в трех видах:
· Связанной ( химически, гигроскопически и осмотически впитанной или пленочной);
· Свободной или жидкой;
· Парообразной, перемещающейся по порам из мест с большей упругостью водяного пара в места с меньшей его упругостью.
Грунтовая вода взаимодействует физически и химически с минеральными и органическими частицами грунта. Все виды грунтовой воды взаимодействуют друг с другом и переходят один в другой. Вода в грунтах представляет собой раствор с изменяющимися концентрацией и химическим составом, что отражается и на степени ее агрессивности. Агрессивность грунтовых вод по отношению к различным материалам зависит от их реакции (кислая, щелочная), концентрации, а также вида материала. Воздействие грунтовых вод на строительные материалы весьма разнообразно.
Испарение воды и увлажнение грунтов осадками приводит к движению в них кислорода, вследствии чего коррозионная активность среды также возрастает. При необратимых процессах коррозии (металлы) для сооружений опасно даже временное повышение агрессивности окружающей среды.
|
|
Признаков агрессивности воды очень много. За признаки агрессивности по отношению к бетонным и каменным конструкциям приняты следующие: показатель рН в зависимости от временной жесткости воды, карбонатная жесткость, содержание сульфатов, содержание магнезильных солей, содержание свободного углекислого газа. Степень агрессивности воды и скорость коррозии материала оцениваются количественно; показатели установлены в СН 249-63.
Воздействие отрицательной температуры. Некоторые конструкции находятся в зоне переменного увлажнения и периодического замораживания. Отрицательная температура (если она ниже расчетной или нет средств защиты от увлажнения), приводит к замерзанию влаги в конструкциях и в грунтах оснований, разрушающе действует на здания.
При замерзании воды в порах материала объем ее увеличивается, что создает внутренние напряжения, которые возрастают вследствие сжатия массы самого материала под влиянием охлаждения. Давление льда в порах достигает больших значений (до 200 кгс/см2). Разрушение конструкции происходит только при полном насыщении материала влагой. Вода при замерзании увеличивается лишь на 10%.
Напряжение в конструкциях зависит не только от температуры охлаждения, но и от скорости замерзания и числа переходов через 0; оно тем сильнее, чем быстрее проходит замораживание.
Камни и бетоны, имеющие пористость до 15%, выдерживают до 300 циклов замораживания-оттаивания. Уменьшение пористости, а следовательно и количества влаги повышает морозостойкость конструкций.
Воздействие блуждающих токов.Подземные металлические и железобетонные конструкции, если они ничем не защищены, могут разрушаться под воздействием блуждающих токов.
Блуждающие токи в земле и конструкциях появляются из-за утечки электроэнергии с рельсов электрифицированных ж/д, работающих на постоянном токе, или от других источников (рис.2).
Блуждающие токи, встречая на своем пути металлические конструкции, обладающие большей, чем грунт, проводимостью переходят на них. Вместе входа тока в конструкцию образуется катодная зона и протекает реакция восстановления, т.е. подщелачивание грунта. Там, где грунты обладают высокой электропроводностью, происходит стекание в грунт ионов металла, т.е. происходит его разрушение. Распространение блуждающих токов зависит от электропроводности грунтов, а следовательно от влажности, состава, концентрации растворимых веществ, концентрации водородных ионов и других факторов. Блуждающие токи, стекая с конструкций разрушают их быстрее, чем другие виды коррозии.
Воздействие сейсмических волн.Приемка зданий в районах, подверженных землетрясениям, и их эксплуатация определяются сейсмическими явлениями.
Землетрясения — одни из самых грозных сил природы, возникающие вследствие процессов внутри Земли, связанных с формированием ее недр и горообразованием. Они представляют собой колебания, распространяемые в Земле и передаваемые через основания на сооружения.
При землетрясении в результате перемещения частиц горных пород возникают упругие волны, называемые сейсмическими. Они распространяются в поверхностных слоях Земли с огромной скоростью: продольные — от 5 до 8 км/сек, поперечные — от 3 до 5 км/сек.
Сила землетрясения, испытываемая сооружением, зависит от удаления и глубины очага, от геологии местности и гидрогеологии участка застройки.
Последствия землетрясений зависят от пространственной жесткости, размеров, формы и веса зданий, а также от количества и характера толчков. Наиболее опасны для зданий горизонтальные составляющие колебаний почвы, поскольку при землетрясении здания работают как вертикальный брус или пластина, консольно заделанные в грунт. Возникающие в районе эпицентра вертикальные сейсмические нагрузки более опасны для горизонтальных конструкций — перекрытий, карнизов и т. п.
Землетрясения силой в 6 баллов и менее не вызывают опасных повреждений, а землетрясения силой в 10 баллов и более настолько разрушительны, что противодействовать им обычными способами повышения сейсмостойкости не представляется возможным, а потому в районах, где вероятны такие землетрясения, строительство обычно не ведется. Следовательно, здания могут быть защищены от землетрясений силой 7—9 баллов. В районах с сейсмичностью в 9 баллов возведение сооружений первой категории сопровождается дополнительными антисейсмическими мероприятиями.
Воздействие технологических процессов.Каждое здание и сооружение проектируется и строится с учетом воздействий предусматриваемых в нем процессов. Однако из-за неодинаковой стойкости и долговечности материалов конструкций и разного влияния на них среды износ их неравномерен. В первую очередь разрушаются защитные покрытия стен и полы, окна, двери, кровли; медленнее — стены, каркас, фундаменты. Сжатые элементы и элементы крупных сечений, работающие при статических нагрузках, изнашиваются медленнее, чем изгибаемые и растянутые тонкостенные, работающие при динамической нагрузке, в условиях высокой влажности и высокой температуры.
Кислотостойкими являются породы с высоким содержанием кремния: кварц, гранит, диабаз, нестойкими — содержащие известь: доломит, известняк, мрамор; последние – щелочестойки.
Основным способом повышения стойкости и долговечности бетонных и ж/б конструкций в условиях агрессивных сред является повышение плотности непроницаемости защитными покрытиями, тампонажными растворами; древесину пропитывают полимерными составами, что придает ей стойкость и долговечность.
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1439; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!