§ 2.7. Дефекты крупнопанельных зданий

Малоэтажные крупнопанельные здания первых серий практически являлись экспериментальным полигоном по отработке как конструктивных, так и технологических регламентов будущих массовых серий полносборного строительства жилья. В этой связи неизбежны конструктивные, архитектурно-планировочные и технологические недостатки, которые со временем эксплуатации способствовали возникновению дефектов в зданиях.

Опыт эксплуатации показал, что повреждения начинаются в наиболее уязвимых местах конструкций. Такими являются места сопряжения различных материалов и конструкций; узлы опирания внутренних, наружных стен и плит перекрытия; места ввода коммуникаций; стыки отвода атмосферных вод, наружных стеновых панелей, выступающие элементы балконов, козырьков и парапетов.

Дефекты панельного строительства можно представить в виде трех блоков, представляющих собой: дефекты, возникающие на стадиях изготовления конструктивных элементов, монтажа конструкций и технической эксплуатации зданий.

Наиболее характерные дефекты и причины их возникновения приведены в таблице 2.9.

Таблица 2.9

Классификация дефектов панельных зданий первых массовых серий

Взаимосвязь строительных конструкций и функционирование здания как сложной строительной системы приводят в ряде случаев к компенсации дефектов, но в большинстве - к развитию их зоны, вовлечению в процесс старения и разрушения прилегающих участков и здания в целом. Анализ дефектов конструкций и аварий показывает, что они вызваны действием как одной, так и совокупностью комплекса причин. Ошибки проектных решений составляют 4 % дефектов; низкое качество изготовления деталей и конструкций - 17,6 %; низкое качество монтажа - 41,6 %; неудовлетворительная эксплуатация зданий - 8 %; совокупность различных причин - 17,6 %. По времени проявления недостатки распределяются следующим образом: на период строительства - 48 %, на окончание строительства (период сдачи объекта) - 20 %; на процесс эксплуатации - 22 %, на период после капитального ремонта - 3 %.

Заводское изготовление сборных конструкций крупнопанельного домостроения характеризуется различными технологиями и оборудованием для производства работ, которые в совокупности дают представление о качестве конструкций, их долговечности и эксплуатационной надежности. В этом плане существенное значение приобретают процессы приготовления бетонных и других строительных смесей, технология укладки и вибрационных режимов уплотнения, режимы тепловой обработки ускоренного твердения, качество форм и их геометрическая неизменяемость.

Приготовление бетонной смеси является одним из важных технологических переделов, существенно влияющих на однородность материала и в конечном итоге на физико-механические характеристики. Весьма важными являются точность дозирования составляющих, учет влажности, однородность перемешивания.

В период начала массового крупнопанельного строительства отсутствовали эффективные средства управления технологическими свойствами бетонных смесей. Основным приемом улучшения удобоукладываемости являлось повышение фактора В/Ц. Это приводило к снижению плотности материала и, соответственно, морозостойкости. Избыточная вода, не вступая в химические реакции с цементом, остается в бетоне в виде пор или капилляров, испаряется, оставляя воздушные поры. В результате этого бетон ослабляется, и чем выше В/Ц, тем ниже прочность бетона.

При снижении фактора В/Ц технологические свойства бетона ухудшаются. Жесткий бетон для его уплотнения требует мощного воздействия вибрационными или виброударными режимами. При этом достаточно трудно получить высокую однородность и степень уплотнения. Известно, что недоуплотнение бетона на 1 % приводит к потере прочности на 5-8 %.

Снижение однородности бетона наблюдается при использовании как подвижных смесей за счет частичного расслоения, так и жестких смесей в результате недоуплотнения определенных зон.

Наиболее ярко эти эффекты проявились при кассетном производстве внутренних стеновых панелей, где степень неоднородности достигала 20-40 %. При изготовлении однослойных керамзитобетонных панелей наружных стен разброс плотности по толщине панелей достигал 30 % и более.

По действующим нормам расчетное сопротивление бетона оценивается зависимостью

где V^H - коэффициент вариации, оценивающий колебания прочности бетона (среднее значение по СНиП V^H = 13,5 %); R - прочность бетона; К - коэффициент безопасности по бетону.

Коэффициент безопасности К учитывает возможное ослабление конструкции вследствие ряда неблагоприятных технологических факторов.

Если фактическая средняя прочность бетона будет соответствовать проектной, а коэффициент вариации 13,5 %, то нормативные сопротивления будут иметь обеспеченность 97,7 %. На рис. 2.15 показано влияние однородности (коэффициента вариации) на среднюю прочность бетона. С уменьшением коэффициента вариации можно снизить требования к средней прочности бетона, в то время как с увеличением этого показателя требуется увеличивать нормативное сопротивление бетона в конструкции.

Рис. 2.15. Влияние однородности на среднюю прочность бетона

Оценка однородности бетона изготавливаемых конструкций не имела достаточного оснащения контрольными средствами ультразвуковой дефектоскопии, что приводило к снижению их качества.

Весьма характерным примером служат дома серии К-7, где вследствие неоднородности материала плит перекрытий наблюдаются зоны минимальной прочности, приводящие к значительным прогибам и разрушению перекрытий.

Усадка бетона. Большое влияние на долговечность конструкций, соприкасающихся с атмосферой, является усадка бетона, которая проявляется в образовании усадочных трещин. Усадка бетона зависит от его состава и свойств используемых для его приготовления материалов. Увеличение усадочных явлений наблюдается при повышении содержания цемента и воды, использовании мелкозернистых и пористых заполнителей. Как правило, наличие усадочных трещин является источником интенсивных разрушений поверхностного слоя бетона при воздействии атмосферных осадков и отрицательных температур. Интенсивность процессов существенно возрастает при наличии в атмосфере химически активных элементов.

Деструктивные процессы, протекающие в твердеющем бетоне, как правило, связаны с тепловлажностными условиями его обработки. Максимальное воздействие при этом наблюдается в ранние сроки набора прочности бетоном.

Деформации твердеющего бетона, как правило, вызывают деструктивные процессы как при тепловой обработке в заводских условиях, так и при производстве бетонных работ в построечных условиях. Они проявляются в образовании микротрещин, расширении капилляров, снижении адгезии крупного заполнителя и сцепления арматуры с бетоном.

Рассматривая сечение конструктивного элемента по высоте, имеем два вида деформаций, являющихся следствием градиента температурно-влажностного воздействия. При открытых поверхностях и влажности воздуха менее 50 % наблюдается появление усадочных трещин поверхностных слоев бетона, а при прогреве бетона в термоактивной опалубке - появление усадочных деформаций в нижней зоне. Эти процессы особенно часто сопровождают технологию монолитного строительства, когда создание идентичных условий по толщине конструкции практически невозможно или затруднено.

На долговечность бетонов и, соответственно, железобетонных конструкций влияют такие свойства, как плотность, проницаемость и морозостойкость.

Коррозия бетона. Фактором, существенно влияющим на долговечность бетонных и железобетонных конструкций, является коррозия от агрессивных сред.

Степень агрессивности бетонных и железобетонных конструкций определяется для жидких сред наличием и концентрацией агрессивных реагентов, температурой, напором или скоростью движения жидкости у поверхности. Для газовых сред - видом и концентрацией газов, растворимостью их в воде, влажностью и температурой среды. Для твердых сред (соли, аэрозоли, пыли) - дисперсностью, растворимостью в воде, влажностью окружающей среды.

В зависимости от глубины разрушения бетона при коррозии имеют место слабо-, средне- и сильноагрессивные среды.

В таблице 2.10 приведены требования по допустимой глубине разрушения бетона за 50 лет эксплуатации.

Таблица 2.10