Котельные установки

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.

Сроки службы конструкций зависят от качества применяемых материалов и изделий, общей целесообразности принятого конструктивного решения, надежности защитно-отделочных слоев или других средств, ограничивающих физико-климатические и другие внешние воздействия на конструкцию. В этот перечень факторов, влияющих на долговечность конструкций не включены особенности и качество производства строительно-монтажных работ, поскольку эти причины далеко не всегда могут быть учтены в стадии проектирования конструкций.
Весьма важным качеством применяемых материалов и изделий является неизменность их необходимых структурно-механических свойств во времени. Это качество обеспечивается отнюдь не высокой начальной прочностью материала, а только достаточной его стойкостью против тех внешних воздействий, которые будут восприниматься проектируемой конструкцией. Виды необходимой стойкости должны быть установлены путем тщательного изучения особенностей эксплуатации. Однако все виды стойкости материала против колебаний температур и изменений влагосодержания (влагостойкость, морозостойкость, стойкость против циклических изменений температуры) могут быть обеспечены соблюдением определенных закономерностей, влияющих на образование структуры материала.
Большинство строительных материалов состоит из нескольких составляющих и отличаются неоднородной структурой, отдельные элементы которой могут состоять из компонентов с различными физико-химическими свойствами *.
Естественно, что различные физические свойства отдельных компонентов наиболее заметны в композиционных материалах, типичным примером которых являются бетоны.На границе этих компонентов возникают напряжения, пропорциональные разности коэффициентов термического расширения и градиенту температур. При значительных напряжениях и недостаточном сцеплении вяжущего с поверхностью заполнителя у этих границ легко возникают трещины, приводящие при дальнейшем их развитии к заметному для глаза разрушению материала.
В связи с этим при выборе вяжущего и заполнителей для бетонов важно знать величины ат для этих компонентов и подбирать их так, чтобы их коэффициенты термического расширения отличались друг от друга наименьшим образом.

Учитывая значения для стойкости бетона величины разности коэффициентов термического расширения вяжущего и крупного заполнителя, можно ожидать, что, например, шлакобетон на цементном вяжущем с заполнителем из топливных шлаков окажется недостаточно стойким и склонным к образованию трещин при колебаниях температуры. Опыт эксплуатации конструкций из шлакобетона этого вида, а также данные по исследованиям воздухопроницаемости подобных материалов подтверждают возникновение в них микротрещин. Шлакобетоны с заполнителем из металлургических шлаков отличаются гораздо более высокой стойкостью, что объясняется возникновением нерастворимых соединений на границе вяжущее—крупный заполнитель и более высоким сцеплением.
Мелкозернистые бетоны на карбонатном песке, применяемые для фактурных слоев крупных панелей и блоков, оказываются гораздо более стойкими по сравнению с мелкозернистыми бетонами па кварцевом песке; одной из причин этого является общность химического состава компонентов вяжущего и мелкого заполнителя (СаО), а также примерно одинаковые коэффициенты их термического расширения (аг~9,0-К)-6).Повышение физико-химической активности поверхности заполнителя ведет к увеличению сцепления и существенному улучшению структурных свойств композиционного материала. В этом отношении предварительное дробление заполнителей, т. е. обнажение новых поверхностей с высокой физико-химической активностью, является целесообразным технологическим приемом, обеспечивающим повышение любых видов стойкости производимых материалов (высокая стойкость бетона с дробленым гравием и щебнем, ячеистых бетонов с наполнителем из дробленого песка и т. д.). Увеличение сцепления на поверхности заполнителя является одним из наиболее доступных в технологическом отношении приемов, обеспечивающих формирование более совершенной макроструктуры с повышенным запасом внутренней энергии в объеме материала.
Наиболее явно выраженное разрушающее действие колебаний температур отмечается для ограждающих конструкций производственных зданий с наличием интенсивных выделений лучистого тепла, где температура поверхности железобетонных конструкций может достигать свыше 100°, в результате чего отмечается значительное ослабление сцепления бетона с арматурой и постепенное нарушение сцепления цементного камня с поверхностью заполнителей.

Поверхность стен любых зданий и, в частности, наружная часть крупных панелей также могут подвергаться существенным температурным колебаниям, особенно при нагреве их солнечной радиацией. В летнее время в южных районах средние значения колебаний температуры поверхности составляют величину порядка 30° (например, от +15 до +45°); однако наиболее опасны колебания температур в зимнее время в районах с интенсивной солнечной радиацией (южная Сибирь, Приморский край и т. д.), происходящие на поверхности стен, обращенных на юг и юго-запад, примерно, с такой же или еще большей разностью температур в течение суток (например, от —18 до +18°), но связанные с ежесуточными наиболее разрушительными для наружной части стен переходами через нуль.
Для сравнительной оценки вероятности активного образования трещин, которое может быть вызвано такими климатическими воздействиями, важны: 1) число переходов через нуль в наружной части панели п; 2) безразмерная амплитуда колебаний температур At (например, отношение разности экстремальных ее значений в рассматриваемом сечении конструкции к среднегодовой температуре); 3) объемное влагосодержание материала со0.
Степень стойкости материала (в частности, его морозостойкость должна назначаться в соответствии с величинами этих показателей для наиболее опасного сечения в наружной части панели. Приближенно все три показателя могут быть выражены одной числовой характеристикой, например, их произведением, которое можно считать пропорциональным количеству внешней энергии Е, затрачиваемой на деструкцию материала (ЕжпАгЫо)- Эта числовая характеристика обычно имеет наибольшее значение или на поверхности панели, где наиболее велики изменения температуры, или на глубине слоя резких температурных колебаний 6, где возрастает влагосодержание материала (рис. VII.5).
Число переходов через нуль зависит от ориентации панельных стен и условий наружного климата; оно наиболее велико для стен, обращенных на юг, и для территорий с интенсивной солнечной^ радиацией в зимнее время года (Южная Сибирь, Приморский Край и т. д.).
Для Приморского Края, где зимой преобладают ясные, солнечные дни с холодными ветрами и низкой температурой наружного воздуха, число переходов через нуль достигает на поверхности панелей, обращенных на юг, 80 циклов [85], уменьшаясь на глубине 7 см. (граница слоя резких колебаний) примерно до 75, тогда как соответствующие значения для европейской части СССР (г. Куйбышев) приближенно составляют 12 и 8 [86].
Морозостойкость материала наружной части панелей на территориях Дальневосточного края должна быть существенно выше, чем в районах европейской части СССР.
Термические напряжения наружной поверхности панелей на восточных территориях СССР также очень высоки [85] и часто превосходят допустимые напряжения на растяжение для применяемых бетонов (рис. VII.6).
В тех случаях, когда изменения температур сопровождаются резкими колебаниями влагосодержания материала, структура его должна обладать некоторыми дополнительными свойствами. Если бы структура материала состояла из крупных закрытых однородных пор, соединенных тонкими капиллярами, разрушение при воздействиях влаги и вообще водных растворов, протекало бы много медленнее, а материал обладал бы высокой физико-химической стойкостью.
Замедление разрушения при резких изменениях влагосодержания характерно также для материалов с относительно изолированными (замкнутыми) порами, заполненными воздухом и трудно доступными для влаги при обычных условиях, но обеспечивающими ее перераспределение при более высоких давлениях, возникающих, например, при замерзании.
Количество замкнутых пор является мерой обеспечения стойкости материала против внешних разрушающих физико-химических воздействий, связанных с присутствием влаги. Свободная энергия на поверхности замкнутых пор более высока, чем в открытых, доступных для внешних воздействий. С развитием разрушения число замкнутых пор уменьшается, а удельная поверхность неизолированных пор и полостей внутри материала возрастает.