ПРОБЛЕМЫ ДОЛГОВЕЧНОСТИ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

С каждым годом число «великовозрастных» строительных объектов растет опережающими темпами в сравнении с новостройками. Для сооружений старой постройки, а среди них большая часть возведена из бетона, эксплуатационные требования постоянно растут в соответствии с потребностями среды. Отсюда - возрастающее число крупных и мелких аварий, выход объектов из строя, неисчислимые потери финансовых и трудовых ресурсов. На сегодняшний день на ремонт и восстановление повреждаемых конструкций в промышленно развитых странах тратится до 40 % капвложений в строительство [3]. Помимо этого наблюдается снижение качества, а, следовательно, и срока службы относительно новых, возводимых в последние годы железобетонных сооружений.

В связи с этим становится актуальной проблема создания надежных и долговечных железобетонных конструкций, обеспечения качества на стадии строительства и долговечности конструкции в процессе эксплуатации. Здания и сооружения должны удовлетворять основным условиям, обеспечивающим эксплуатационную надежность в период всего срока службы. Это возможно в том случае, когда соблюдаются основные требования к проектированию и расчету конструкций, к материалам для приготовления бетонной смеси, к бетонной смеси и бетону, к арматуре, к технологии производства работ и контролю качества выполненных работ.

В строительстве под долговечностью следует понимать свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Как известно, на долговечность конструкций существенное влияние оказывает качество используемых материалов, в частности бетона. Поэтому необходимо уделять внимание улучшению его качественных характеристик. Качественные характеристики – это физико-механические свойства бетона по морозостойкости, водонепроницаемости, истираемости, коррозионной стойкости и другим показателям.

Морозостойкость бетона - важнейшее свойство, в большой мере определяющее долговечность сооружений, особенно гидротехнических, дорожных, ирригационных. Повышение морозостойкости может быть достигнуто введением в бетонную смесь кремнийорганических соединений (ГКЖ-Ю, ГКЖ-П, ГКЖ-94) в количестве 0,05—0,28 % массы цемента. В условиях производства необходимо проводить контрольные тесты бетона на морозостойкость. Принятые в нашей стране испытания бетона на морозостойкость до определения требуемых составов являются во многих случаях неэффективными, поскольку требуют продолжительного времени, часто носят запоздалый характер. Усилия технологов, направленные на достижение требуемой марки по морозостойкости, нередко оказываются напрасными, поскольку сам показатель марки является недостаточно обоснованным. Кроме того, стандартные методы позволяют определить лишь то, что морозостойкость бетона не ниже нормируемой, каково же действительное критическое число циклов, выдерживаемых бетоном, зачастую остается неизвестным. Таким образом, морозостойкость должна обеспечиваться комплексом технологических мероприятий, включающим в себя правильный выбор материалов, требований к бетонной смеси и технологии производства работ, а не назначением и подтверждением марок по морозостойкости.

Большое влияние на долговечность бетонных конструкций оказывает уход за уложенным бетоном. В настоящее время в России выпускаются отечественные материалы на водной основе для ухода за бетоном ВПМ и ВПС. Их применение позволяет существенно снизить вероятность появления усадочных трещин при твердении бетона, особенно в условиях жаркого климата, повысить устойчивость к шелушению поверхности.

Долговечность железобетонных конструкций зависит не только от свойств материалов, но и от факторов среды, в которой эксплуатируются сооружения. Чаще всего причинами повреждений являются коррозионные процессы, возникающие в результате негативного воздействия окружающей среды. Особенно остро они проявляются при эксплуатации инженерных сооружений. Наиболее уязвимы к действию коррозии дороги и мосты, подвергающиеся совместному воздействию влаги и мороза. Также они разрушаются от применения противогололедных реагентов, из-за выделения в атмосферу выхлопных газов автотранспорта и промышленных выбросов. В результате газовой коррозии металлических и железобетонных элементов происходят частые обрушения коллекторов сточных вод. Также агрессивному воздействию подвержены подземные части зданий. На сегодняшний день примерно 75 % строительных конструкций подвержено разрушающему действию агрессивных сред [3].

Для повышения коррозионной стойкости железобетонных конструкций в агрессивных средах необходимо применять современные коррозионностойкие материалы, новые виды арматурных сталей высокой надежности. Качество и долговечность сооружений можно обеспечить путем создания и применения коррозионностойких конструкций. Для этого необходимо вести научные разработки в следующих направлениях:

1. Изучение прочности арматуры, бетона на новых эффективных вяжущих, заполнителей с использованием отходов производства. Разработка мероприятий по обеспечению долговечности железобетонных конструкций при совместном воздействии агрессивной среды и нагрузки.

2. Создание  железобетонных и бетонных конструкций, устойчивых ко всем видам коррозии, экономичными методами с использованием нетрадиционных материалов для производства.

3.  Разработка расчетов конструкций на долговечность. Введение испытаний на долговечность, которые позволят подбирать состав смеси индивидуально для каждого проекта.

4. Разработка современных методов контроля качества и долговечности строительной продукции на заводах - изготовителях.

На долговечность сооружения в целом оказывают влияние дефекты бетона и железобетона, появившиеся в процессе строительства и эксплуатации. В связи с требованиями по ускорению сроков строительства, а также при строительстве высотных зданий особую важность приобретает учет доэксплуатационных нагрузок, когда сооружение может работать даже в более сложных условиях, чем в процессе эксплуатации.

При проведении работ по ремонту и восстановлению железобетонных конструкций особое внимание следует уделить выбору ремонтных материалов для бетонных конструкций. Подбор материалов и проектные решения по ремонту должны быть выполнены с учетом совмещения работы ремонтного слоя и ремонтируемой конструкции. Ремонтно-восстановительные и строительные работы должны производить специалисты, обладающие необходимыми знаниями в области коррозии и защиты от коррозии строительных материалов и конструкций, поскольку оценка причин и степени повреждений, прогноз долговечности, обоснование выбора материалов, средств и методов ремонтно-восстановительных работ обеспечивает длительный положительный эффект при последующей эксплуатации конструкций.

Немаловажную роль в увеличении долговечности строительных конструкций играет культура производства и эксплуатации, повышение качества изделий при изготовлении. Необходимо направить усилия научных работников, проектировщиков и архитекторов на разработку системы расчета нормативного срока службы зданий и сооружений с учетом перспективного развития городов. Выбор строительных материалов и конструкций, назначение средств защиты должны осуществляться в зависимости от проектного срока эксплуатации здания.

Долговечность строительных объектов можно обеспечить, приняв проблему долговечности в качестве основной при проектировании, расчете изготовления и эксплуатации строительных конструкций. Это позволит уменьшить затраты на строительство и последующую эксплуатацию объектов, а необоснованные затраты направить на развитие отраслевой строительной науки и оснащение ее современным оборудованием.

Список литературы:

1. Волженский А.В. и др. Минеральные вяжущие вещества: (технология и свойства). Учебник для вузов / Ю.С. Буров, В.С. Колокольников. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Стройиздат. - 1979. - 476 с.
2. Кондрашов Г. Коррозия - злейший враг бетонных и других конструкций // Строительство: новые технологии - новое оборудование: всероссийский отраслевой журнал. – 2008. - №7.  - С.32-35.
3. О современных методах обеспечения долговечности железобетонных конструкций/ Карпенко Н.И., Карпенко С.Н., Ярмаковский В.Н., Ерофеев В.Т. // Academia. Архитектура и строительство. - 2015. - №1 - С. 91-102.
4. Понятие о надежности, прочности и жесткости [Электронный ресурс] // Черчение: сайт. - URL: http://cherch.ru/rabotosposobnost_i_nadezhnost_detaley_mashin/ponyatie_o_nadezhnosti_prochnosti_i_zhestkosti.html (дата обращения 27.01.2017 г.)
5. Степанова В.Ф. Современные научные разработки проблемы долговечности зданий и сооружений // Технологии бетонов. – 2008. - №2. – С. 64-65.
6. Трамбовецкий В.П. Современному строительству - долговечный бетон // Технологии бетонов. – 2007. - №3. – С. 34-36.