Свидетельство:
О регистрации средства массовой информации: "Предотвращение аварий зданий и сооружений".
Номер: №ФС77-35253
Выдано: Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций
Дата: от 16.02.2009 г.
Форма распространения: электронное периодическое издание
Язык: русский
Учредитель: ООО "ВЕЛД"
Резкое сокращение нового строительства в РФ и странах СНГ вызвало ускоренное старение основных производственных фондов, в том числе зданий и сооружений. Отсутствие ввода новых мощностей под расширенное воспроизводство исключило возможность плановой замены производственных зданий и сооружений, выработавших нормативные сроки службы. В настоящее время основная масса действующих зданий и сооружений выработали свои нормативные сроки службы [1]. Особенно актуальна эта проблема для зданий и сооружений, эксплуатируемых в коррозионно-опасных условиях и агрессивных средах. Согласно техническому отчёту института «Проектхимзащита», дог. № 29114 [2], в 1992 году 57% таких зданий и сооружений превысили срок службы Т=43 года, который, соответственно, в настоящее время составляет не менее Т=60 лет (рис. 1).
Известно [3], что нормативный срок службы зданий и сооружений, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, вычисляется по формуле
где На.р – процент ежегодных отчислений на реновацию зданий и сооружений;
Кагр=1,5 – коэффициент коррозии.
Тогда нормативные сроки службы зданий по группам и видам зданий и сооружений составят:
Здания и сооружения, предназначенные для эксплуатации в агрессивных средах, относятся к третьей группе. Следовательно, практически 100% зданий и сооружений выработали свой нормативный срок службы. В то же время эксплуатация этих зданий и сооружений продолжается.
Как следствие вышесказанного, число аварий зданий и сооружений, по сравнению с 80-ми годами прошлого столетия, увеличилось в шесть раз (см. графики). При этом доля аварий зданий и сооружений, эксплуатируемых в агрессивных средах и коррозионно-опасных условиях, составляет 30-35% от общего числа аварий (рис. 2).
Длительность эксплуатации зданий и сооружений, физический износ строительных конструкций в условиях агрессивных сред, нарастание аварий зданий сооружений заставляют рассматривать условия их эксплуатации как весьма опасные (рис. 3).
Для обозначения специфики работы конструкций искомых зданий и сооружений можно ввести в лингвистический арсенал строительной науки понятие «коррозионно-опасные условия».
Понятие «агрессивная среда» вполне конкретно с точки зрения теории вероятности «достоверное событие». Она (агрессивная среда) нормируется СНиП 2.03.11-85; под это понятие разработаны межремонтные сроки; ВСН 214-89 определяет методы защиты строительных конструкций от коррозии для тех или иных сред. Но всё это разработано для нового строительства, чтобы обеспечить нормативные сроки службы зданий или сооружений. Нормативная документация для антикоррозионной защиты зданий и сооружений, длительное время эксплуатируемых в агрессивных средах или в настоящее время в коррозионно-опасных условиях, практически отсутствует.
«Коррозионно-опасные условия» – это случайный стационарный процесс, обусловленный неизбежными ошибками стратегии проектирования и реализуемый на известном временном интервале. Согласно отчёту института Госхимпроект, шифр 2372 от 1982(4) года, составленному по заданию Госстроя СССР, разрушающему воздействию атмосферных, гидрогеологических, температурно-влажностных климатических условий, созданных, побочно, производственными процессами и не предусмотренных проектами (в разное время) подвергается от 15 до 75% зданий и сооружений. Например, приведём состояние строительных конструкций здания цеха №7 Новомосковского комбината «Оргсинтез» в 2002 году (рис. 4-7).
На представленных фотографиях очевидно, что антикоррозионная защита выполнена. Тем не менее, коррозионные разрушения катастрофически прогрессируют. Грунты основания фундаментов подвержены воздействиям серной кислоты вследствие многолетних протечек через химстойкие полы. Восстановление защиты производилось в межремонтные сроки. Однако воздействия кислоты на грунты не учитывались, покуда кислота не «разъела» фундаменты и не «просели» ёмкости с производственными растворами, а пучение грунтов не вскрыло полы. На рис. 7 представлен механизм образования кристаллов гидросульфоалюмината, молекулы которого в 31 раз превышают молекулы алюминатов в составе глинистых грунтов [5].
На Бийском олеумном заводе колонны здания склада кислот вследствие солянокислого пучения грунтов поднялись на 80-120 см. В то же время нормирование агрессивных сред по отношению к грунтам основания фундаментов отсутствует.
На рис. 8 изображено обрушение балки покрытия серии ПК 01-05 на складе сыпучих материалов Кондопожского ЦБК вследствие межкристаллитной коррозии сварных швов в стыках пакета арматуры при многолетних протечках кровли.
На рис. 9, 10, 11 изображены проломы и провалы в железобетонных плитах покрытия типа ПНС здания котельной Архангельского ЦБК в результате потери прочности бетона под воздействием мороза и воды. Многократное циклическое замораживание-оттаивание вызвало деструкцию структуры бетона.
На рис. 12-15 изображена раздвижка стеновых панелей здания цеха №7 Новомосковского комбината «Оргсинтез» вследствие деформации каркаса здания при деконсолидации грунтов основания фундаментов, а также отрыв некоторых панелей от колонн каркаса.
На рис. 16-19 изображено проседание вертикальных ёмкостей совместно с химстойкими полами вследствие коррозионного разрушения бетонного фундамента под воздействием кислоты H2SO4.
Заметим, что «коррозионно-опасные условия» отличаются от «агрессивных сред» непрерывностью процессов коррозии, которые при выполненной антикоррозионной защите временно прерываются до момента разрушения защиты.
Непрерывность процессов коррозии во времени обуславливает:
Следовательно, при экспертизе и инженерном обследовании строительных конструкций при непрерывном воздействии агрессивной среды объект обследования необходимо рассматривать как кинематическую модель.
Критериями оценок работы обследуемых конструкций во времени служат:
где Mр, Nр, Qр – проектные величины;
Мф, Нф, Qф – фактические величины, полученные при обследовании или экспертизе;
t – период времени между обследованиями или экспертизами.
V = (Rр – Rф)/t, где Rр, Rф – соответственно проектное и фактическое, полученное в момент обследования, термосопротивление.
Учитывая специфику работы строительных конструкций в коррозионно-опасных условиях, экспертиза и обследование зданий и сооружений должны базироваться на шести рабочих моментах:
Нормировать агрессивные среды по СНиП 2.03.11-85 при экспертизе зданий и сооружений, а также при инженерных обследованиях не представляется возможным, т.к. СНиП ориентирован исключительно на новое строительство. К тому же некоторые нормы СНиП 2.03.11-85 при экспертизе зданий и сооружений приводят к значительным ошибкам. В руководящих документах Госгортехнадзора ПБ 03-246-98 и РД 22-01.97 упоминание о нормировании агрессивных сред вообще отсутствует, а сроки между обследованиями никак не увязаны с их состоянием.
В то же время распространение агрессивных сред, обусловленных техногенными процессами, приобретает глобальное значение.
Поэтому предлагается следующий алгоритм оценки степени агрессивности среды:
Крайне сложная ситуация с оценкой степени агрессивности условий по отношению к грунтам основания фундаментов. Выше иллюстрированы результаты коррозии грунтов. И при этом нет ни одного регламентирующего документа. Процессы же коррозии грунтов основания фундаментов принимают повсеместный характер и создают угрозу даже для нового строительства, некоторые высотные здания устраиваются на грунтах, пропитанных нефтепродуктами.
Коррозия грунтов весьма разнообразна: химическая, физико-химическая, маслянистая, биокоррозия. Рассмотрим воздействие агрессивных жидких сред на некоторые грунты основания фундаментов:
а) глинистые грунты
б) песчаные грунты
Разница экстремальных значений удельного сцепления составит (см. табл.2)
Используя формулу Шлейхера, получили разницу осадок [7]
Таким образом, величины осадки грунтов различаются почти в 3 раза.
Кроме того, под подстилающим слоем пола, вследствие просадки отмечено образование пазухов.
Иллюстрация воздействия агрессивных сред на грунты подтверждает актуальность вопроса нормирования агрессивных сред по отношению к грунтам. В некоторых работах прямо отмечается, что жидкие среды по отношению к грунтам могут быть агрессивными. Однако анализ нормативной документации, относящейся к грунтам основания фундаментов (СНиП 2.02.01-83*, СНиП 2.01.15 -90, СНиП 2.01.09-91, СНиП 22-01-95) указывает на практическое отсутствие нормирования агрессивных сред.
Необходимо также отметить глобальный характер проблемы, т.к. подтопление грунтов основания техногенными растворами отмечается во всех промышленных районах РФ. В то же время в СНиП 22-01-95 зоны грунтов с опасными агрессивными средами даже не отмечены.
Учитывая отсутствие норм, агрессивность жидких сред по отношению к грунтам основания, при экспертизе зданий и сооружений, эксплуатируемых в коррозийно-опасных условиях по крайней мере временно рекомендуется оценивать по следующей таблице:
В заключение можно сделать следующие выводы: