Б.К.Дуйсенбеков, Ж.А.Усенкулов

ЮКГУ имени М.Әуезова, г.Шымкент.

Натурное обследование строительных конструкций реконструируемых промышленных зданий

На одном из заводов хромовых соединений были проведены натурные и инструментальные обследования строительных конструкций многоэтажного промышленного здания, чтобы определить возможности размещения в нем производства с принципиально новой технологией. Цель исследований — выявить дефекты и повреждения элементов каркаса и ограждений здания после длительной (около 30 лет) эксплуатации, провести оценку состояния железобетонных и стальных конструкций.

Одно из основных требований обследования было связано с выявлением дефекты и повреждения несущих элементов и определение степень коррозионного разрушения их. Возникла необходимость определить характеристики эксплуатационной среды строительных конструкций после реконструкции здания в связи с тем, что, по имевшимся данным, технология производственного процесса предусмотрен.

Технологические операции по экологически чистые, поэтому воздушную среду внутри помещения по действующим рекомендациям* можно условно классифицировать как соответствующую механосборочным цехам заводов (по скорости коррозии стали до 0,1 мкм/год) и принять ее неагрессивной к стали и железобетону.

Наружная эксплуатационная среда здания — промышленная атмосфера со скоростью коррозии стали до 1,5—3 мкм/год, которую можно оценить как слабоагрессивную по отношению к стальным и железобетонным конструкциям стеновых ограждений.

Натурные обследования конструкций проводили по общепринятой методике, предусматривающей визуальный осмотр конструктивных элементов здания с инструментальным определением при необходимости геометрических характеристик и сечений. Особое внимание обращалось на специфику дефектов и повреждений, включая их оценку по степени влияния прежде всего на несущую способность конструкций, а также на внешний вид фасадов и интерьеров помещений. По результатам обследований составлены дефектные ведомости для железобетонных панелей стен и стальных переплетов остекления фасада и торцевых фахверков здания.

Каркас здания смешанный: ступенчатые железобетонные колонны жестко защемлены в фундаментах, их шаг по наружному ряду 6 м, по внутреннему — 12 и 6 м (см. рисунок). Подкрановые балки — стальные двутаврового сечения, подстропильные и стропильные конструкции — стальные, решетчатые. Фермы покрытия — трапециевидного очертания с треугольной решеткой, дополненной шпренгелями. Пролет оборудован двумя мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т среднего режима работы. Покрытие цеха — безфонарное, утепленное. Кровля — из рулонного гидроизоляционного материала на битумной мастике. Несущие элементы кровли — ребристые железобетонные плиты размером 1,5x6 м.

Наружные стены выполнены из железобетонных панелей 1,2x6 м. Заполнитель бетонной смеси панелей — керамзитовый гравий либо топливный шлак. На лицевых сторонах панелей имеется фактурный слой из цементно-песчаного раствора. Над оконными проемами панели опираются на стальные опорные столики. Проектное положение и устойчивость панелей обеспечивают листовые накладки, приваренные к закладным деталям колонн и панелей.

Остекление наружных стен, включая участки фахверков, располагается в две полосы, каждая из которых имеет высоту 3,6 м и состоит из трех секций оконных переплетов стандартного размера 1,2 м. Жесткость переплетов обеспечивают уголки, окаймляющие остекление в продольном направлении, и импосты из парных уголков в вертикальной плоскости. Зазоры между обвязкой и рамами герметизированы эластичными прокладками, стальные конструкции оконных переплетов с наружной и внутренней стороны имеют следы лакокрасочного покрытия.

Отдельные участки наружной цокольной части стены (по оси «А»), а также по торцам здания выполнены из стеклоблоков, скрепленных цементным раствором. Большая часть цоколя выложена из красного глиняного кирпича с последующей штукатуркой поверхности стены. Внутренняя стена здания (по оси «5») имеет несколько конструктивных разновидностей (навесные железобетонные панели, кладка из стеклоблоков, перегородки из листовой стали по стальному каркасу).

Основные дефекты и повреждения ограждающих конструкций наружных стен здания представлены в таблице. Наибольшее число повреждений характерно для железобетонных панелей стены (по оси «А») и торцевых фахверков (пролет «А—Б»), общая площадь которых составляет около 800 м². Горизонтальные и вертикальные сопряжения навесных панелей конструктивно выполнены с использованием эластичного герметика, заложенного при монтаже в специальный паз с последующей затиркой швов цементным раствором. Установлены многочисленные участки с разрушенными горизонтальными и вертикальными разделками швов панелей с частичной утратой герметика. В тех местах, где цементно-песчаная затирка не выкрошилась, обнаружены трещины в швах.

Дефекты и повреждения наружных стеновых ограждений	Относительная пов-реждаемость элементов, %
1. Разрушение вертикальных и горизонтальных швов стеновых панелей с частичным отсутствием герметика	13,8
2. Деформации и разрушения междуоконных элементов и перемычек остекления	1
3. Зоны замачивания панелей стен, включая места расположения закладных деталей	2
4. Трещины с шириной раскрытия 3—5 мм и более	2
5. Нарушение фактурного слоя наружной поверхности плит, • том числе волосные трещины	15,7
6. Отслоение защитного слоя бетона в результате коррозии арматуры	7
7. Разрушение бетона на опорных столиках панелей	2
8. Искривление стальных элементов переплетов остекления	0,5
9. Коррозия горизонтальных уголков остекления	25,4
10. Щелевая коррозия оконных переплетов	11,4
11. Разрушение герметика стальных переплетов остекления	4,9

Деформации и разрушения междуоконных элементов и перемычек над оконными проемами, по-видимому, связаны прежде всего с увлажнением и размораживанием бетона. Такие же примерно повреждения (дефект № 3) отмечены и в зонах явного замачивания панелей, включая места расположения закладных деталей, где из-за «мостиков холода» происходит интенсивное выпадение конденсата.

Элементы наружных поверхностей железобетонных панелей стеновых ограждений увлажняются атмосферными осадками. Попаданее во внутренние слои влаги за долгие годы эксплуатации вызвало не только снижение теплотехнических свойств панелей, но и преждевременное разрушению бетона вследствие его размораживания. Указанные процессы активизируют коррозию арматуры, приводящую к появлению различного вида трещин (дефект № 4) и выпадению отдельных частей бетона панелей. Результатами такого увлажнения панелей следует считать дефекты № 2—4.

Нарушение наружной поверхностной защиты железобетонных панелей начинается после многолетней эксплуатации при отслоении пленки лакокрасочного покрытия из-за потери ее сцепления с бетоном. При этом изменяется фактурный слой панелей: структура становится бугристой, на поверхности появляются мелкие трещины. Нарушение целостности плотных фактурных слоев на границе с более рыхлыми теплоизолирующими прослойками объясняется существенной разницей деформаций структур разной плотности, а также замораживанием влаги на их границе.

Дефекты № 5 вызваны проникающим увлажнением вследствие косых дождей и характерны только для наружных стеновых панелей. Вторичными проявлениями этого следует считать дефекты № 6 и 7.

Большие поверхности одинарного ленточного остекления наружных стен здания (площадью около 1200 м²) в осенне-зимние периоды эксплуатации здания служат источником интенсивного образования конденсационной влаги, обильно увлажняющей внутреннюю поверхность стальных переплетов остекления. Дефекты оконных переплетов — механические эксплуатационные повреждения; искривления ригелей и импостов из стальных уголков, с утратой небольших участков остекления. Они главным образом обусловлены коррозионным износом профилей.

Стальные переплеты остекления как снаружи, так и внутри помещения имеют следы защитного лакокрасочного покрытия. Однако участки локальной поверхностной коррозии, включая щелевое пространство между уголками, составляют не менее 50 % их поверхности. Состояние сохранившихся защитных лакокрасочных покрытий признано неудовлетворительным. Горизонтальные полки уголковых профилей покрыты равномерным слоем окисной пленки, а межугольновые зазоры заполнены продуктами пластинчатой ржавчины (дефекты № 9, 10).

Коррозионный износ элементов переплетов, как известно из опыта эксплуатации, затрудняет замену и вставку стекол в связи с необходимостью очистки профилей от продуктов коррозии. Уменьшение сечений тонкостенных профилей при коррозионном износе приводит также к снижению жесткости и повышает их деформативность. Не менее серьезным дефектом следует считать разрушение части эластичного герметика остекления (дефект № 11). Вследствие этого происходит активное охлаждение пристенной зоны помещения в холодный период года.

На основании выполненных обследований разработаны следующие рекомендации по устранению дефектов и повреждений конструкций.

1. Дефекты и повреждения конструктивных элементов, имеющих относительную повреждаемость (отношение числа элементов с повреждениями к общему их числу) в пределах 2—25 % (см. таблицу) близки аналогичным показателям промышленных зданий других отраслей промышленности.

2. Наибольшее число дефектов железобетонных панелей связано с деформациями и разрушениями фактурных и защитных слоев бетона, коррозионным разрушением арматуры, появлением трещин, выколов материала в местах расположения опорных столиков и подъемных петель.

3. Основными причинами повреждений железобетонных стеновых панелей следует считать систематическое увлажнение их косыми дождями, размораживание бетона и как следствие этого — коррозию арматуры.

Рекомендации по восстановлению эксплуатационных качеств панелей предусматривают предварительную обработку разрушенной коррозией арматуры ингибирующими составами с последующим восстановлением локальных зон поврежденных защитных слоев бетонированием с использованием метода торкретирования.

4. Повышенный коррозионный износ стальных переплетов остекления можно объяснить систематическим увлажнением их при образовании конденсата на внутренней поверхности одинарного остекления здания.

Повреждения, связанные с коррозией стальных переплетов остекления (см. таблицу, № 9—11), рекомендовано предварительно очистить от окислов и наслоений старого покрытия металлическими щетками и пескоструйным способом с тщательным удалением пластинчатой ржавчины из щелевого пространства между уголками; произвести, где это необходимо, восстановление эластичного герметика и лакокрасочного покрытия.

Предложены системы многослойной лакокрасочной защиты для наружной (слабоагрессивной среды) и внутренней (неагрессивной среды) поверхностей стеновых ограждений. Рецептуры защитных покрытий подобраны на основе масляных и пентафталевых пленкообразующих материалов с дифференцированным послойным исполнением для железобетонных и стальных конструкций.

Литература:

1. Ж.А. Усенкулов, Ж.И. Оразбаев. Эксплуатационное состояние строительных конструкций предприятий хромовых соединений. Межвуз. сборник научных трудов. Исследования и методы расчета строительных конструкций и сооружений. КазГАСА. 1996

2. Рекомендации по оценке состояния железобетонных конструкций при эксплуатации в агрессивных средах. Москва. 1984.