Характерные периоды износа ограждающих конструкций

Постепенное разрушение (износ) ограждающих конструкций происходит с неодинаковой быстротой -в течение общего срока службы здания. На (рис. VII.4, а по оси ординат отложена изношенность, выраженная в процентах, а по оси абсцисс — время, отсчитываемое от начала эксплуатации здания и измеряемое в годах и десятках лет. Характерная кинетика изменений износа конструкций и нарастания их изношенности с течением времени выражена кривой 1.

Как видно из рисунка, зависимость утраты необходимых качеств конструкций от времени (т. е. dp/dτ или dx/dτ, где р — характерный вид прочности, x — проницаемость, τ — время) нелинейна и кривая 1 имеет две зоны перегиба вблизи точек А и Б. Эти зоны перегиба определяют три характерных периода износа конструкций здания (I, II, III), отмеченные на рисунке.

Такие характерные периоды отличаются друг от друга различной интенсивностью износа; в периодах I и III последняя наиболее высока, тогда как в периоде II, самом длительном и занимающем до 80% от общей продолжительности службы здания, интенсивность износа сравнительно незначительна.

Существенные различия интенсивности износа конструкций в характерные периоды эксплуатации здания объясняются типичными изменениями напряженного состояния в эти периоды, что видно из рисунка VII.4, б.

Для периодов I и III характерно развитие напряжений, превышающих предел выносливости отдельных элементов ограждающих конструкций; в начальный период это связано с чрезмерными усадочными и термическими»>напряжениями, а в последний — с падением предела выносливости существенно износившихся конструкций.

В первые годы эксплуатации вновь выстроенного здания характерно ускоренное разрушение (повышенный износ) многих конструктивных элементов. Объясняется это многими причинами, в частности, усадкой и усушкой излишне влажных материалов, примененных при постройке, уплотнением грунта и неравномерной осадкой здания, выявляющимися в первый период эксплуатации, дефектами проектирования и строительных работ, а также недостаточно высокими свойствами материалов и конструкций.


Усадка и усушка материалов, применяемых в конструкциях здания, обычно связаны с повышенным содержанием первоначальной строительной влаги (особенно характерным для конструктивных элементов из бетонов и древесины, изделий, увлажненных при транспортировке, и т. д.). Процессы усадки, усушки и развития термических напряжений обычно сопровождаются образованием трещин, неплотностей и щелей в конструкциях и особенно сопряжениях отдельных крупноразмерных элементов. При этом величины деформаций и вероятность возникновения трещин зависят преимущественно от величины и изменений температурного перепада, градиента влагосодержания, а также характерного размера крупного элемента и условий его деформирования.

Наибольшая усушка, связанная с возникновением неплотностей и щелей, характерна для деревянных конструктивных элементов (полы, перегородки, оконные переплеты, двери и т. д.). Выполнение конструкций из так называемой воздушно-сухой древесины (18% влажности по весу) не в состоянии полностью предотвратить явления усушки, поскольку изменения объема деревянных элементов при их высыхании до равновесного состояния (например, 8—10% по весу) происходят главным образом в пределах гигроскопической влажности.

Усушка конструкций, покрытых штукатуркой, окраской или обоями, связана с образованием трещин и разрывов в этих отделочных слоях.

Возникновение усадочных трещин характерно также для переувлажненных при изготовлении или возведении элементов стен из легких бетонов. Неравномерная осадка стен, вызванная незакономерным уплотнением грунта под подошвой фундаментов, приводит к возникновению определенным образом расположенных трещин в кладке или в зонах сопряжения крупных элементов здания.

Для переувлажненных начальной строительной влагой наружных ограждающих конструкций характерны пониженные теплозащитные свойства; часто такие конструкции являются причиной сырости в помещениях.

Конструкции, осуществленные из недостаточно стойких материалов, а также некачественно выполненные или неудачные по своему общему решению, неизменно обнаруживают дефекты в первый период эксплуатации здания; выявление таких дефектов в течение гарантийного срока обязывает строительную организацию произвести необходимые исправления.


По окончании первого периода эксплуатации, характеризующегося повышенным износом, часто требуется проведение ремонта кровель, защитно-отделочных слоев, деревянных полов, переплетов, сопряжений крупных панелей и т. д. Такой ремонт называется поелеосадочным и должен производиться за счет средств, направляемых в новое строительство. При небрежной эксплуатации зданий и отсутствии своевременных периодических ремонтов износ конструкций здания интенсифицируется и общая их долговечность сокращается, что отмечено пунктирными линиями 2 и 3 на рис. VII.4, а.

Второй и наиболее длительный (обычно продолжающийся в течение многих десятилетий) период эксплуатации здания характеризуется весьма медленным (нормальным) износом конструкций здания. Такой медленный и для многих основных конструкций практически незаметный износ объясняется тем, что материалы этих конструкций приобрели стабильную, незначительно изменяющуюся в отдельные периоды года, влажность и близки к термодинамическому равновесию с воздействием окружающей воздушной среды; в этих условиях разрушающие процессы активизируются главным образом только при случайных увлажнениях конструкций или нарушениях средних многолетних условий эксплуатации (что связано, например, с изменениями назначения и влажностного режима помещений, увеличением загрязненности и агрессивности наружного воздуха, изменением уровня грунтовых вод и т. д.).

После того как в течение долгих лет конструкции здания подвергаются весьма медленному износу, структура материалов постепенно изменяется, пористость увеличивается, мелкие и при этом закрытые поры разрушаются и превращаются в более крупные и открытые; конструкции утрачивают значительную часть прочности и непроницаемости.

В этих условиях наступает последний (третий) период эксплуатации, характеризующийся ускоренным разрушением ослабленных конструкций здания. Этот период может измеряться годами, но к концу его здание обычно приходит уже в аварийное состояние.