МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

Каржинерова Тетяна Iллiвна

УДК 628. 356.: 69.05

Розробка організаційно-технологічних рішень ремонту та відновлення конструкцій підземних частин житлових та громадських будівель

05.23.08 – Технологiя та організація промислового

та цивiльного будiвництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків-2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти та науки України.

Науковий керівник: | доктор технічних наук, професор

Гончаренко Дмитро Федорович,

Харківський державний технічний

університет будівництва та архітектури,

проректор з наукової роботи.

Офіційні опоненти: | - доктор технiчних наук, професор

Шутенко Леонiд Миколайович,

Харкiвська нацiональна академiя мiського

господарства Мiнiстерства освiти та науки

Украiни, ректор;

- кандидат технічних наук, доцент

Дмитрук Iван Андрiйович,

Корпорацiя модернiзацii i розвитку “МIР”,

президент.

Провідна установа:

Науково-дослiдний iнститут будiвельного виробництва Державного комітету Украiни з будівництва та архітектури, м. Киiв.

Захист відбудеться 13 грудня 2005 р. о 13-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.01 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти та науки України за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002, м.Харків, вул. Сумська, 40.

Автореферат розісланий 10 листопада 2005 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, професор С.Л. фомін

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Більшість будинків, побудованих наприкінці ХІХ і в ХХ в.в, тривалий час у процесі експлуатації зазнавали несприятливого впливу навколишнього середовища, життєдіяльності людини, стихії. Це призвело до ушкодження і руйнування багатьох конструкцій, у тому числі фундаментів, стін і перекриттів підвальних приміщень, цокольних поверхів. Але, незважаючи на це, будинки продовжують експлуатуватися, оскільки основні несучі і конструктивні елементи перебувають в задовільному стані.

З 1990 р. різко зросла кількість будинків, у яких перші поверхи і підвальні приміщення почали перебудовуватися під кафе, офіси, магазини, аптеки та ін. При цьому виникла необхідність здійснювати ремонт, відновлювати або цілком заміняти гідроізоляцію, підсилювати фундаменти, зміцнювати підвалини.

Складність перебудови підвальних і цокольних частин будинків у придатних для життєдіяльності приміщеннях зумовлена однією з найважливіших проблем – це вологонасичення конструкцій і проникнення вологи в приміщення, що лежать нижче нульової позначки. Наслідком цього є руйнування залізобетонних і кам'яних конструкцій підземної частини будинків.

Тому при виконанні ремонтно-відновлювальних робіт, перебудови підземної частини житлових і громадських будинків найчастіше доводиться виконувати комплекс заходів, головними з яких є: посилення і відновлення конструкцій, боротьба з підтопленням, водозниження з подальшим обладненням дренажних систем навколо будинку у тому випадку, коли будинок знаходиться на територіях з підвищеним рівнем ґрунтових вод, а також роботи, що пов?язані з запобіганням появи вологи усередині приміщень.

Успішне рішення проблеми усунення проникання вологи в тіло конструкції, улаштування надійного захисту від підтоплення, намокання і від опадів дасть змогу подовжити терміни експлуатації житлових і цивільних будинків старої будівлі і нових будинків, здійснити перебудову і модернізацію будинків з відновленням гідроізоляційних властивостей їх підвальної частини

Якщо 20 років тому процеси підтоплення, якi виявляються в піднятті рівня ґрунтових вод до глибин, що перешкоджають нормальному проживанню людей та їхній господарській діяльності, розглядалися як самостійний динамічний процес, то сьогодні – це комплекс небезпечних природно-техногенних явищ. Улаштування дренажних систем і водовідводів, а також інші способи ліквідації протікань, як показала практика, не досить ефективні. Поєднання перелiчених вище заходів з улаштуванням сучасної гідроізоляції істотно поліпшить експлуатаційні якості будинків.

Як відомо, в сучасних дослідженнях питанням ремонту і відновлення підземної частини житлових і цивільних будинків, у тому числі влаштування і відновлення гідроізоляції з використанням сучасних матеріалів, приділено недостатньо уваги, що й підтверджує актуальність дисертаційної роботи.

Метою дисертаційної роботи є наукове обґрунтування та розробка організаційно - технологічних рішень ремонту і відновлення підземних частин житлових і громадських будинків з використанням полімерних матеріалів.

Основні задачі досліджень:–

дослідити чинники, що впливають на тривалість експлуатації, несучу здатність та вологонепроникність конструкцій підземної частини житлових та громадських будинків;–

з використанням теорії експертних оцінок виконати математичний аналіз найвагомiших причин виникнення ушкоджень підземної частини будівель та розробити класифікацію дестабілізуючих чинників;–

провести експериментальні дослідження якісних характеристик поліуретану з метою його використання для посилення та гідроізоляції підземних частин будівель;–

розробити технологічні та організаційні рішення ремонту конструкцій підземної частини будівель з використанням поліуретану.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася в рамках наукових досліджень кафедри технології будівельного виробництва ХДТУБА, а її автор є співвиконавцем таких тем: “Підвищення ефективності капітального будівництва”, “Розробка експертної системи для оцінки надійності та довговічності промислових будинків і споруджень як складової частини системи комп'ютеризації проектних робіт, спрямованих на реконструкцію та технічне переозброєння підприємств” у 1994-1995рр., “Інтенсифікація будівельних процесів зведення та реконструкції будинків і споруджень” в 1996-2000рр., а також “Відродження будівельного комплексу та iнтенсифiкацiя будівельного виробництва” в 2001-2003рр.

Об'єкт дослідження: ремонтно-відновлювальні роботи на підземних частинах житлових і громадських будинків.

Предмет дослідження: технологічні та організаційні параметри ремонтно-відновлювальних робіт.

Методи досліджень: лабораторні та виробничі експерименти, метод експертних оцінок, математична статистика та інші.

Наукова новизна роботи полягає в такому:

– визначено чинники, що впливають на довговічність і несучу здатність конструкцій підземної частини будинків;

– з використанням теорії експертних оцінок установлено причини виникнення ушкоджень підземної частини будинків і розроблено класифікацію дестабілізуючих чинників за ступенем їх впливу на довговічність і вологонепроникнiсть конструкцій;–

доведено перевагу поліуретану перед іншими традиційними матеріалами, що використовуються для ремонту підземних частин будинків;–

науково обґрунтовано й розроблено технологію ремонту і відновлення конструкцій підземних частин будинків з використанням поліуретану.

Практична значимість роботи полягає в розробці конструктивних, технологічних і організаційних рішень ремонту і відновлення підземних частин будинків. Запропоновано рекомендації з використання поліуретану як ефективного матеріалу, що підвищує міцність і вологонепроникнiсть конструкцій, які ремонтуються.

Особистий внесок автора.–

за допомогою методу експертних оцінок виконано аналіз і встановлено найвагомішi причини виникнення ушкоджень підземної частини будинків;–

шляхом теоретичних та лабораторних досліджень установлено, що поліуретан є більше ощадливим матеріалом у порівнянні з традиційними гідроізоляційними матеріалами;–

дано рекомендації щодо використання поліуретану як ефективного матеріалу, який підвищує міцність і вологонепроникнiсть конструкцій;–

розроблено рекомендації для підбору складів полімерних композицій;–

розроблено організаційно-технологічні рішення ремонту та відновлення конструкцій підземних частин будинків з використанням поліуретану.

Апробація результатів дисертації . Результати досліджень та основні положення дисертації доповідалися та були схвалені на науково-технічних конференціях у Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури (1994 - 2005 рр.), на Міжнародній конференції “Ресурс i безпека експлуатації конструкцій, будівель i споруд” (2003р.), що проходила в м. Харкові.

Публікації: За результатами досліджень опубліковано 8 статей у збірниках наукових праць, що входять у перелік затверджених ВАК України, у тому числі 4 – без співавторів.

Структура та обсяг дисертації.

Дисертація складається зi вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел, додатку. Обсяг роботи - 162 сторінки, з них 122 сторінки основного тексту, містить 45 рисунків, 21 таблицю, 11 сторінок літературних джерел з 132 найменувань і додаток на 11 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, зазначено її наукову новизну та практичну значущість, сформульовано мету і завдання досліджень, показано зв'язок з науковими програмами i планами.

У першому розділі розглянуто питання ремонту та відновлення підземної частини житлових і громадських будинків. Підкреслено внесок у дослідження цього питання таких вчених: В.І. Бабушкіна, Ю.І. Бакаліна, Ю.І Білякова, М.Д. Бойко, Д.Ф. Гончаренка, М.Г. Дюженка, В.М. Кірноса, В.М. Кутукова, А. І. Лисової, В.В. Мешечека, Є.В. Полякова, А.Г. Ройтмана, Р.С. Санжаровського, В.І. Торкатюка, Р.Б. Тяна, С.Л. Фоміна, В.Л. Чернявського, О.Л. Шагіна, Л.М. Шутенко та інших.

Привертає увагу той факт, що роботи з ремонту і відновлення підземної частини житлових і громадських будинків зумовлені такими обставинами, як перебудова підвальних приміщень будинків з метою зміни їх функціонального призначення, несприятливий вплив навколишнього середовища та життєдіяльності людини.

Практика спостережень за станом житлових і цивільних будинків, побудованих наприкінці ХІХ і в ХХ ст., показала, що упродовж їх експлуатації залізобетонні і кам'яні конструкції підвальних частин зазнали значного фізичного і морального зношування. Таким чином, можна сказати, що зношування і надійність будинку цілком залежать від термінів його експлуатації, а вчасно вжиті заходи для ліквідації виявлених дефектів збільшують його довговічність.

Проблеми фізичного і морального зношування будинків і споруджень висвітлено такими вченими, як М.Д. Бойко, Е.М. Блех, А.Г. Ройтман, В.К. Соколов.

Проаналізовано типові ушкодження фундаментів і стін підвальних приміщень будинків, ефективні методи посилення кам'яної кладки і залізобетонних конструкцій підземної частини будинків, а також методи поліпшення і виконання гідроізоляційних робіт.

Відзначено, що при ремонтно-відновлювальних роботах, якi характеризуються стисненими умовами виконання, будівельна техніка застосовується обмежено, утруднено переміщення по об'єкту робітників, будівельних матеріалів, розміщення складів.

Розглянуто різні види гідроізоляції, що дають змогу витримувати гідростатичний тиск від ґрунтових, міжпластових напірних та безнапірних вод.

Питанням улаштування гідроізоляції будівельних конструкцій присвячені праці вчених В. I. Бабушкiна, В. В. Бойка, М.Г. Дюженка, Ф.М. Іванова, Г.А. Нечаєва, I.А. Риб?єва, Ю.А.Саввiної, А.Г.Титова, О.Л. Ципкiної, Р.А. Яковлевої та інших, а питання водозниження рівня ґрунтових вод у масиві ґрунту на період будівництва досить глибоко розглянуто в роботах М.С. Болотських, Ю. Б. Клейна, А .А. Лисогорського, М.О Пасічника, Д.С. Слободкiна, та інших.

З огляду на потребу виконання великих обсягів робіт, пов'язаних із запобіганням проникненню вологи в приміщення, що підлягає ремонту, стає необхідним пошук ефективних технологій ремонтно-відновлювальних робіт з використанням сучасних будівельних матеріалів, на підставі чого і сформульовано завдання досліджень.

У другому розділі виконано аналіз чинникiв, що впливають на експлуатаційну надійність підземної частини житлових і громадських будинків і призводять до ушкодження і фізичного зношення конструкцій. До них належать конструктивні помилки, помилки проектування, незадовільна експлуатація, виробничі помилки, недостатня несуча здатність підвалин, необґрунтована надбудова декількох поверхів, тривалий термін експлуатації, перебудова будинку, зміна функціонального призначення приміщень, зволоження конструкцій фундаментів та стін пiдвалiв, підтоплення підвальних приміщень, атмосферні опади, підняття рівня ґрунтових вод.

ёНаведено характеристику чинникiв, що викликають необхідність відновлення підземної частини житлових і громадських будинків, характеристику деформацій будинків при зміні ґрунтових умов, а також залежно від умов їх будівництва та експлуатації.

Для вивчення впливу негативних чинникiв на стан конструкцій підземної частини будівель, було застосовано метод експертної оцінки.

Необхiднiсть застосування саме цього методу була зумовлена вiдсутнiстю на цей час вiдповiдних статистичних даних, а також тим, що візуальне обстеження підземної частини будинків, як правило, неможливо без проведення земляних робіт, і тим, що при відновленні конструкцій виникають непередбачені труднощі в постановці необхідних експериментів і вимірів.

За допомогою методів експертної оцінки визначено і систематизовано характернішi причини ушкодження конструкцій підвальної частини будинків, до яких належать:

1 – капілярна волога; 2 – дефекти та тріщини вимощення; 3 – атмосферні опади та підтоплення підвалів; 4 – помилки проектування та конструювання; 5 – осідання ґрунту; 6 – агресивне середовище в ґрунті; 7 – надбудова верхніх поверхів; 8 – ушкодження або відсутність гідроізоляції; 9 – морозне здимання ґрунту; 10 – будівництво нового будинку поруч зі старим; 11 – порушення правил експлуатації будинку; 12 – вплив перепадів температури; 13 – модернізація i перебудова приміщень; 14 – помилки при зведенні; 15 – осадка фундаменту; 16 – фізичне зношування будівель (рис.1).

При розгляді всіх цих чинників, коли кінцеві наслідки іноді не піддаються безпосередньому спостереженню та вимірюванню, вдалися до так званого ранжирування - розташування чинників або явищ у порядку спадання.

На підставі системного математичного аналізу цих дефектів і ушкоджень конструкцій (причин їхньої появи) вiдзначено, що найбільш деструктивними з них є атмосферні опади, підтоплення будинків, підняття рівня ґрунтових вод, проникання капілярної вологи і дефекти гідроізоляції. Особливо це стосується районів з високим рівнем грунтових вод.

Сумарний ранг

Рис.1. Діаграма сумарних рангів досліджуваних явищ за результатами опитування обраної групи експертів.

Виконано аналіз і зроблено логічний висновок про негативні наслідки підтоплення міських і позаміських територій, що впливають на несучу здатність будинків загалом.

Зроблено оцінку ступеня ушкоджень залізобетонних конструкцій підземної частини будинків.

У третьому розділі розглянуто основні способи водозниження при впровадженні робіт із захисту конструкцій, що лежать нижче нульової позначки від зволоження, а також спектр гідроізоляції неорганічного та органічного походження. До них належать цементація, смолізація, яку застосовують як додатковий захід після проведення цементації для ущільнення дрібних тріщин пор або як самостійний спосіб для ущільнення тріщин з розкриттям менше 0,1мм; силікатизація – послідовне нагнітання в конструкцію рідкого скла, а потім хлористого кальцію. Цей метод застосовують при розмірі пор не більше, ніж 0,2мм.

Крім цього, проводять улаштування глиняних замків, обмазувальної та обклеювальної гідроізоляції, а також гідроізоляції електротермічним способом.

Залізнювання та ущільнення поверхні бетону виконується безпосередньо при виготовленні бетонних конструкцій.

Відомими є методи сухого та мокрого торкретування. При гідроізоляції підземних споруджень широкого впровадження дiстав метод сухого торкретування.

Із мастик і замазок найбільш розповсюдженими стали арзаміт-замазки, епоксидні суміші, поліефірні та фуранові мастичні сполуки.

Виконан в дисертаційній роботі аналіз традиційних гідроізоляційних покриттів, що використовуються для ремонту та відновлення конструкцій підземних частин будинків, показав, що при виборі найбільш доцільного типу гідроізоляції необхідно враховувати призначення будинку, стан несучих і підземних конструкцій будинків, властивості ґрунту, хімічний склад води, наявність блукаючих струмів, вплив кліматичних умов та інше.

Останнім часом у ґрунтувальних та мастичних матеріалах, замазках і розчинах широко застосовують композиції на основі епоксидних смол. Ці матеріали є кислото - і лугостійкими, мають високу адгезію до бетону та металу.

Проте, необхідно відзначити, що епоксидні смоли наносяться винятково на суху поверхню, чого практично неможливо досягти при ремонтно-відновлювальних роботах, які проводяться в підвальній частині будинків.

Проте, незважаючи на позитивні якості, цього матеріалу, існують недоліки, що не дають можливості для його застосування як гідроізоляції. До них належать: мала адгезія у вологому середовищі, висока токсичність отверджувача при безпосередній роботі з ним, висока в'язкість матеріалу, мала життєздатність, нетехнологічність для механізованих способів нанесення.

Нині лакофарбові матеріали випускаються на основі нафтових бітумів, фенолоальдегiдних, фурилових, перхлорвінілових, епоксидних, поліуретанових та інших смол.

Використання кожного із цих матеріалів раціонально лише за певних умов і має обмежену сферу застосування.

Для герметизації та гідроізоляції фундаментів, крім епоксидних розчинів, застосовуються розчини на основі карбамiдних, фенолформальдегiдних, поліефірних та інших смол.

До позитивних якостей карбамiдних смол можна віднести водо - і хімічну стійкість, недорогі компоненти (тому що це водяні розчини), співвідношення компонентів в обсязі 1:1, низьку в'язкість.

Недоліками карбамідних зв'язувальних розчинів є висока усадка (до 20%), невисока адгезія, токсичність – при затвердіннi виділяється вільний формальдегід.

Поліефірні зв'язувальні розчини на основі ненасичених поліефірів мають високі фізико-механічні властивості, водо- і кислотостiйкість, високу адгезію до цегли та бетону, можливість варіювання швидкістю затвердіння.

Недоліками поліефірних зв'язувальних розчинів є: погана адгезія до вологих поверхонь, затвердіння відбувається лише при кімнатній температурі, пари активного розріджувача стиролу є токсичними та канцерогенними.

Порівняння фізико-механічних характеристик та властивостей традиційних гідроізоляційних матерiалiв з полімерними матеріалами дозволяє дійти висновоку, що полімерні матеріали більшою мірою відповідають вимогам, які ставлять до гідроізоляційних матеріалів (табл.1).

Порівняння фізико – механічних характеристик та властивостей саме тампонажних матеріалів, що застосовуються для ремонту та відновлення конструкцій фундаментів і стін підвалу, із властивостями поліуретану, дало змогу зробити припущення, що поліуретанова композиція є ефективнішим та придатнішим гідроізоляційним матеріалом.

Таблиця 1

Фізико-механічні властивості тампонажних сполук

№№

п/п | Властивості | Цементні

сполуки | Силікат-полімерні

компози-ції | Бітумні мастики

(МБК-Г) | Епокси-дні

сполуки | Поліуре-танові компози-ції

**

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7

1 | Життєздат-ність, хв | 90ч180 | 15-30 | У розплав-леному стані | 10ч30 | 20-60

2 | Коефіцієнт збільшення

об'єму | - | Від тем-ператури

8·10-6 | - | - | 1,03ч1.06

3 | Усадка, % |

0,1ч0,3 | - | - | -

4 | Відносне подовження

при разриві | - | 21·10-5 | 1-2 | - | 2,5ч6,0

5 | Час набору есплуатацій-них пара-метрів, год. | 28діб | 28діб | 24год | 24год | 24год

6 | Теплостійкість за Мортинсо-ном,°С | 300 | 800ч1000 | 75ч90 | 100 | 100

7 | Товщина шару, мм | Не менш 3 макси-мальних діаметрів наповнюв. | 0,6ч0,9 | 1-2 | 0,5-1

8 | Водопоглин. % за масою | 7ч9 | 5ч8 | 3ч5 | 0,1-0,2 | 0,1-0,2

9 | Міцність, кГс/см2 | 200ч350 | 300ч350 | - | 800ч1200 | 800ч1200

10 | Адгезія до сталі

цегли

бетону М300, кГс/см2 |

13-14

0,9

15-17 |

1-2,5 |

2-2,5

2-2,5 |

100

1-1,5

17ч19 |

100

1-1,75

17-20

Продовження табл.1

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7

11 | Корозійна стійкість, Кс

у воді рН=7;

у кислоті рН?6;

у лузі рН>7 |

Більше1

0,2

більше 0,8 |

Нестійкі

1,05-1,04

нестійкі |

1.0

0,4

0,82 |

1,0

0,6

0,8-0,9 |

1,0

0,87

0,8-1,0

12 | Морозостій- кість, цикли | 75ч100 | 25ч35 | 35ч50 | 200 | 200

13 | Час експлуатації, роки | 3-4 | 1,5-2,5 | 1,5-2,5 | 5-7 | 5-10

14 | Вартість, грн | 18-20 | 40-68 | 90-120 | 20-25 | 15-22

У роботі виконано теоретичні дослідження фізико-хімічних і фізико-механічних властивостей поліуретану, який готували в такому кількісному співвідношенні розчинів “МА-3”: “МБ-3”: СУП = 1:1: (0,01; 0, 03; 0,05) і “МБ1-3”: “МВ-3”: СУП = 2:3: (0,01; 0,03; 0,05), а також експериментальні дослідження цих властивостей, які проводилися за стандартними методиками.

У роботі проведено дослідження водостійкості і хімічної стійкості матеріалу до 10% розчину NaCl, 5% розчину H2SO4, а також до 10% розчину NaOH відповідно до ДСТ 4650-80 і ДСТ 12020-72 (рис.2).

Проведено дослідження поліуретанової композиції на морозостійкість і вологостійкість. Полімерне покриття нанесли на підготовлену поверхню 10 бетонних кубиків розмірами 10?10Ч10?м і 12 циліндрів із висотою h=15см, та діаметром d=15см, виготовлених з портландцементу ПЦ 11/А-Ш-400 (В 25).

Композицію № 1(варіант 2) наносили за два рази протягом 30 хвилин з розрахунку 0,3 л/м2 до утворення слабоглянсової плівки на оброблюваній поверхні. Кожен наступний шар наносили після всмоктування попереднього.

Проведено дослідження поліуретанової композиції на морозостійкість і вологостійкість. Полімерне покриття нанесли на підготовлену поверхню 10 бетонних кубиків з розмірами 10?10Ч10?м і 12 циліндрів, висота яких h=15см, а діаметр d=15см, виготовлених з портландцементу ПЦ 11/А-Ш-400 (В 25).

Композицію № 1(варіант 2) наносили за два рази протягом 30 хвилин з розрахунку 0,3 л/м2 до утворення слабоглянсової плівки на оброблюваній поверхні. Кожен наступний шар наносили після всмоктування попереднього.

Рис.2. Водостійкість і хімічна стійкість полімерної композиції

(М Б1-3 – 30 мас. ч., М В-3 – 40мас. ч., СУП – 0,6 мас. ч.) у

дистильованій воді – H2O; 10% хлористому натрії – NaCl; 10% їдкому натрії – NaОН і 5% сірчаній кислоті – H2SO4

За підсумками проведених випробувань здобуто такі результати:–

бетонні зразки з полімерним покриттям композицією № 1 (варіант 2) характеризуються в 2,3 раза меншим водопоглинанням, більшою на два щаблі водонепроникністю та більшою на один щабель морозостійкістю, ніж бетони без захисного покриття;–

бетонні зразки із захисним покриттям композицією № 1 і композицією № 2 в один шар (варіант 3) характеризуються в 3 рази меншим водопоглинанням, більшою на три щаблі водонепроникністю та на один щабель більшою морозостійкістю в порівнянні з першим варіантом (без захисного покриття);

– збільшення товщини полімерного покриття (варіант 4) практично не впливає на показники експлуатаційних характеристик бетонних зразків (табл. 2 ).

Композицію №1 готували в кількості, необхідній для використання протягом 25 хвилин. Композицію № 2 наносили одним і двома шарами на бетонну поверхню (варіант 3, варіант 4) зразків після просочення їх композицією №1.

Таблиця 2

Результати лабораторних досліджень

№

варі-

антів | Rст

кГс/см2 | Водо-

погли- нання,

% | Водоне-

проник-

нicть бе-

тону з полі-мерним покриттям, МПа | Морозостій-

кiсть бетону

з плiмерним покриттям,

цикли | Товщина просочу-вального шару,мм | Товщина покривно-

го шару,

мкм

1 | 349 | 5,2 | 0,6 | 150––

2 | 338 | 2,2 | 1,0 | 200 | 1-2–

3 | 298 | 1,7 | 1,2 | 200 | 1-2 | 15-18

4 | 287 | 1,5 | 1,2 | 200 | 1-2 | 25-30

У четвертому розділі проведено експериментальні дослідження кам'яної конструкції – фрагмента фундаменту. У лабораторії було виготовлено і випробувано на вологостійкість заін’єктовані поліуретаном фрагменти фундаменту з глиняної цегли М 75 на цементно-піщаному розчині М 50. Дослід мав тристадійний характер. Спочатку дослідили неушкоджений зразок, який призвели до руйнування. Критерієм цього був різкий приріст подовжніх і поперечних деформацій, розкриття магістральних тріщин, що відбувалися без збільшення навантаження. У процесі випробування за допомогою індикатора годинкового типу замірялися подовжні і поперечні деформації зразка по трьох гранях.

Повторно зразок з виміром його деформацій випробовувався по досягненні повного його розвантаження. Третя стадія випробування проводилася після ін'єктування тріщин зразка поліуретаном (рис.3).

Результати проведених випробовувань наведено у графіку залежності поздовжніх і поперечних деформацій ? 10-5 від прикладеної напруги ? (рис.4).

Рис. 3 Випробування зразка на дію центрально прикладеного

короткочасного навантаження

Технологія проведення робіт з ін'єктування поліуретанової композиції складається з таких етапів: 1– підготовчого періоду, 2 – нагнітання поліуретанової композиції в пошкоджені конструкції, 3 – технологічна перерва для полімеризації полімерної композиції.

При нанесеннi поліуретанової композиції на поверхню конструкцiй стін технологія проведення робіт складається з таких етапів: 1– підготовчого періоду, 2 – нанесення поліуретанової композиції на поверхню пошкодженої конструкції як ґрунтовки, а потім нанесення основного шару полiуретану.

Результати проведених досліджень дозволили визначити раціональні організаційно-технологічні рішення при проведенні робіт для відновлення і ремонту конструкцій підземної частини будинків і визначити вимоги до технології й організації робіт, матеріалів, технологічного оснащення й інструментів.

2,0

1,8 | у, МПа |

1,6 |

1,4 |

1,2 |

1,0 |

0,8 |

0,6 |

0,4 |

0,2 |

Поперечні деформації |

0 |

Поздовжні деформації | -250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 250 300 350

- до розрушення - післе ин'єктування - після другого досліду зразка неін'єктованими тріщинами

Рис. 4. Залежність у – е для зразка, що досліджується

Технологічна послідовність робіт з посилення, відновлення і ремонту конструкцій за допомогою поліуретану складається з таких процесів: проведення діагностичного обстеження конструкцій і будинку в цілому; підготовчий період; основний період; заключний період.

Основний період містить такі роботи: продування тріщин стисненим повітрям; поверхневе закарбування тріщин, що виходять на поверхню, цементним розчином на глибину 1-2см при ширині розкриття більше 1,5-2мм; висвердлювання шпурів уздовж тріщин із кроком 0,3 – 0,4м; установлення ін'єкційних трубок (пакерів) на цементному розчині у висвердлені шпури; підготовка полімерної композиції для нагнітання; нагнітання полімерного розчину; витяг і очищення ін'єкторів; тампонування шпурів; контроль якості робіт.

При проведенні відновлювальних гідроізоляційних робіт на поверхні конструкцій необхідно здійснити підготовку поверхні конструкцій, яка полягає в очищені її щіткою, а потім стиснутим повітрям.

Улаштування полімерного покриття виконується щітками по очищеній поверхні бетону в повітряно-сухому, або вологому стані.

Порівняння техніко-економічних показників при ін'єктуванні різними гідроізоляційними матеріалами, наведено в таблиці 3.

Таблиця 3

Техніко-економічні показники ін'єктування конструкцій підземної

частини будівель різними матеріалами

Матеріали для ін'-

єктуванняЦементні-

сполуки

ГІР-1Силікат-полімерні

сполуки | Бітумні мастики

(МБК-Г) | Эпоксидні

сполуки | Поліурета-нові

композиції | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | Витрати мате-риалів на 1м2 | 0,02-0,03м3 | 0,02-0,03м3 | 0,006-0,009м3 | 260-295мл

(0,00026-

0,0003 м3) | 200-250мл

(0,0002-

0,00025 м3)

Товщина шару, мм | д = 20 – 30?м | 6-9 | 1,0-2 | 0,5-1,0 | 0,3 – 0,6

Вартість матері-алів, грн (на1м2) | 18-20 | 40-68 | 90-120 | 20-25 | 15-22

Час експлуа-тації, роки | 3-4 | 1,5-2,5 | 1,5-2,5 | 5-7 | 5-10

Продовження табл.3

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6

Трудомісткість, люд-год/м2 | 208,9 | 116,73 | 212,85 | 127,04

Виробіток, м2/люд-год | 0,195 | 0,2 | 0,169 | 0,189

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення i нове розв'язання наукової проблеми, що виявляється в розробці організаційно-технологічних рішень, які підвищують ефективність відновлювальних робіт підземної частини житлових і цивільних будинків.

Підвищення ефективності цих робіт досягнуто завдяки використанню поліуретану, здатного підвищувати міцність і водонепроникність конструктивних елементів, що ремонтуються.

Результатами досліджень підтверджено покладену в основу дисертаційної роботи робочу гіпотезу про необхідність підвищення ефективності ремонтно-будівельних робіт за рахунок використання сучасних будівельних матеріалів.

1. Дослідження конструктивних рішень будинків, зведених наприкінці ХIХ – середині ХХ ст. і конструкцій їх підземної частини, проведені на основі аналізу різних наукових джерел і виконаних автором спостережень при ремонті або перебудові житлових і цивільних будинків показали, що ефективність робіт з відновлення ушкоджених конструкцій підвальної частини будинків може бути суттєво підвищена завдяки застосуванню нових будівельних матеріалів, поліпшення якості робіт із проведення перебудови та відновлення конструкцій житлових будинків, удосконалення технології і організації робіт.

2. У результаті класифікації та аналізу чинників, що впливають на довговічність і несучу здатність будинків, виявлено причини експлуатаційної ненадійність конструкцій їх підземних частин. За допомогою методів статистики нечислової природи та теорії експертних оцінок виконано математичний аналіз найбільш вагомих причин виникнення ушкоджень підземної частини будинків.

3. Визначено, що гідроізоляційний захист забеспечений такими традиційними способами, як цементація, бітумізація або обмазувальна гідроізоляція є недовговічним – у середньому близько 7 років.

Крім того, метод цементації неможливо застосувати при ширині розкриття тріщин менше 0,5мм, а термін служби обмазувальної гідроізоляції становить усього 2-3 роки. Це викликає необхідність застосування нових прогресивних матеріалів та ініціює вдосконалювання організаційно-технологічних рішень виробництва гідроізоляційних робіт.

До того, виконання таких робіт усередині приміщення ускладнено за наявності великої кількості вологи або підпору ґрунтових вод.

4. Проведено експериментальні дослідження поліуретану з метою його вивчення як матеріалу, що підвищує міцність і вологонепроникнiсть конструктивних елементів.

Результати дослідження дали змогу висновити: поліуретан характеризується високими показниками з водостійкості (?М=1,17%) і хімічної стійкості до NaCl (?М=1,25%), NaOH (?М=1,44%), H2SO4 (Д?=1,56%), морозостійкості (F=200), низьким водопоглинанням - 1,5-1,7% при покритті поверхні у два та один шари відповідно, великою водонепроникністю W= 12атм при товщині просочувального шару 1-2мм. Поліуретан має достатню адгезію до бетону, час технологічної життєздатності поліуретанової композиції становить 30 хвилин і може варіюватися додаванням спеціального складу, що прискорює полімеризацію.

5. У результаті випробування цегляних зразків із заiн?єктованими поліуретаном тріщинами, дією центрально прикладеного зростаючого короткочасного навантаження визначено, що величина поздовжніх деформацій заiн?єктованого зразка практично дорівнює величині поздовжніх деформацій цілого зразка до руйнування.

Величина напруги, при якій відбувається руйнування цілого та заiн?єктованого зразка, дорівнює 0,8 МПа, при цьому поздовжні деформації становлять 50 ?· 10-5 й 68 ?· 10-5 відповідно.

6. Порівняння поліуретану із традиційними матеріалами, що використовуються для гідроізоляційних робіт, показало, що поліуретан є більш економним матеріалом тому, що витрата його на 1м2 поверхні становить 0,0002-0,00025м3.

Трудомісткість ін’єктування поліуретаном нижча, ніж при iн?єктуваннi цементним розчином та епоксидною смолою, але трохи вища, ніж рідким склом.

Використання поліуретану як покривного та тампонажного матеріалу характеризується легким його дозуванням у співвідношенні компонентів 1:1.

Вартість поліуретанової суміші, нанесеної на 1м2 поверхні, нижче від вартості нанесених цементних розчинів – в 3,2 - 4 раза, силікат полімерної суміші – в 4,85 - 6,12 раза, бітумних мастик – в 2,1 - 2,7 раза, епоксидної суміші – в 1,3 - 1,6 раза.

7. Установлено технологічні властивості матеріалів, що використовувалися для гідроізоляції: характер впливу на їх адгезію з конструкцією, що ізолюється, а також впливу вологого середовища на властивості гідроізоляції та її взаємодії з матеріалом конструкцій.

В'язкість поліуретанової композиції в Па перебуває в межах від 0,15 до 0,2; життєздатність 20-40 хвилин - із системою, що прискорює полімеризацію (СУП) і 240 хвилин без використання СУП.

Поліуретан має високу адгезію до металу - 9,6 МПа, до бетону - при випробуванні зразка, покритого поліуретаном, розрив відбувся по бетону.

8. Дано рекомендації щодо оптимального складу полімерної композиції МБ1-3 (МБ.3.ПУ.КПП-01) і МВ-3 (МВ.3.ПУ.КПП-01) і СУП, її кількості, що залежить від необхідної життєздатності поліуретану.

9. Науково обґрунтовано та розроблено технічні, технологічні та організаційні рішення з ремонту та відновлення конструкцій підземної частини житлових і цивільних будинків з використанням поліуретану.

10. Визначено економічну ефективність розроблених рішень ремонту та відновлення конструкцій підземних частин будівель з використанням поліуретану

СПИСОК ОПУБЛIКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Гончаренко Д.Ф., Каржинерова Т.И. Применение полиуретана для ремонта цокольных частей зданий старой застройки / Науковий вiсник будiвництва. – Харкiв: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2003, №22, с.17 –20.

2. Каржинерова Т.I. Перебудова та посилення конструкцiй житлових будинкiв старої забудови / Збiрник наукових праць “Шляхи пiдвищення ефективностi будiвництва в умовах формування ринкових вiдносин”. – Київ: КНУБА, 2002, №11, с. 58 –61.

3. Бондаренко Ю.В., Мосиенко Б. М., Каржинерова Т.И. Переустройство жилого здания в г. Харькове / Науковий вiсник будiвництва. – Харкiв: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2002, № 19, с. 53 – 58.

4. Савйовский В.В., Каржинерова Т.И., Коломийченко Ю.Д. Заглубление и усиление фундаментов существующего здания старой застройки / Науковий вiсник будiвництва. – Харкiв: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2002, № 19, с.103-106.

5. Каржинерова Т.И. Повышение долговечности эксплуатации конструктивов подвальных частей жилых и общественных зданий / Матерiали Мiжнародної конференцiї “Ресурс i безпека експлуатацiї конструкцiй, будiвель i споруд” / Науковий вiсник будiвництва. – Харкiв: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2003, № 23, с.219 – 223.

6. Каржинерова Т.И. Использование полиуретана для ремонтно-восстановительных работ цокольных помещений жилых и гражданских зданий / Науковий вiсник будiвництва. – Харкiв: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2004, № 27, с. 59 – 63.

7. Каржинерова Т.И, Копейко А.Е. Исследование кирпичной кладки с трещинами, восстановленными инъектированием / Науковий вiсник будiвництва. – Харкiв: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2004, № 28, с. 139 – 143.

8. Каржинерова Т.И. Ремонт и восстановление конструкций подземной части зданий с использованием экспертной системы/ Науковий вiсник будiвництва. – Харкiв: ХДТУБА ХОТВ АБУ, 2005, № 30, том 1, с. 89 – 91.

АНОТАЦIЯ

Каржинерова Т. I. Розробка організаційно-технологічних рішень ремонту та відновлення конструкцій підземних частин житлових та громадських будівель –Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.08 – технологія та організація промислового та цивільного будівництва. Харкiвський державний технiчний унiверситет будівництва та архітектури, Харків,2005.

Дисертація присвячена відновленню конструкцій підземних частин житлових та громадських будівель з використанням поліуретану.

Виконано класифікацію та аналіз чинників, що впливають на довговічність і несучу здатність конструкцій будинків, які лежать нижче нульової позначки.

Установлено характер впливу, виду та ступеня руйнування на вибір способу відновлення конструкцій.

За допомогою методів статистики нечислової природи та теорії експертних оцінок проведено математичний аналіз найбільш вагомих причин виникнення ушкоджень підземної частини будинків, головною з яких є водопроникність конструкцій.

Здійснено експериментальні дослідження поліуретану з метою його вивчення як матеріалу, що підвищує вологонепроникнiсть, морозостійкість та міцність конструктивних елементів і має високу водостійкість - і хімічну стійкістіь.

Вірогідність теоретичних досліджень перевірено та підтверджена шляхом зіставлення їх із експериментальними даними.

Розроблено технічні, технологічні та організаційні рішення з ремонту та відновлення підземної частини житлових і цивільних будинків з використанням поліуретану.

Ключові слова: ремонт та відновлення підземної частини будівель, вологонепроникнiсть конструктивних елементів, гідроізоляційні матеріали, поліуретанова композиція.

АННОТАЦИЯ

Каржинерова Т. И. Разработка организационно-технологических решений ремонта и восстановления конструкций подземных частей жилых и общественных зданий. – Рукопись.

Диссертация на соискание степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 – технология и организация промышленного и гражданского строительства. Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков,2005.

Диссертация посвящена восстановлению конструкций подземных частей жилых и общественных зданий с использованием полиуретана.

В диссертационной работе приведен анализ существующих конструктивных и объемно-планировочных решений подземной части жилых и гражданских зданий, их характерные планировочные решения и особенности основных конструкций различных этапов строительства. Кратко рассмотрены аспекты надежности конструкций и систем зданий. Изучены вопросы зависимости потери запаса прочности от времени, восстановительной стоимости здания от срока его эксплуатации, а также использования восстановленных конструкций с новым установленным запасом прочности.

Систематизированы и сведены в таблицу типичные повреждения фундаментов жилых и гражданских зданий, а также причины их возникновения.

Выполнена классификация и анализ факторов, влияющих на долговечность и несущую способность зданий.

Выявлены факторы, воздействующие на эксплуатационную надежность зданий и их подземных частей.

Анализ количества аварийных случаев показывает, что большинство из них обусловлено коррозией материалов в результате переувлажнения конструкций.

Установлен характер влияния, вида и степени разрушения на выбор способа восстановления конструкций. Прослежена взаимосвязь между деформациями зданий и условиями их строительства, эксплуатации и изменения их функционального назначения.

С использованием теории экспертных оценок проведен математический анализ наиболее весомых причин возникновения повреждений подземной части зданий.

Разработана классификация дестабилизирующих факторов, основными из которых являются водопроницаемость конструкций в результате атмосферных осадков и подтапливания подвалов, проникновения капиллярной влаги и повреждения или отсутствия гидроизоляции.

В результате анализа таблицы стандартизованных рангов получен коэффициент конкордации, равный 0.667. Получена диаграмма суммарных рангов исследуемых явлений по результатам опроса выбранной группы экспертов, из которой сделан следующий вывод: из отмеченных 16 причин, по которым происходит повреждение конструкций подземной части жилых и общественных зданий, самыми распространенными являются: атмосферные осадки и подтапливание подвалов, а также проникновение капиллярной влаги атмосферные осадки и подтапливание и повреждение или отсутствие гидроизоляции.

Одновременно с этим рассмотрены конструктивные и технологические решения различных видов усиления и восстановления конструкций подземной части жилых и общественных зданий.

Восстановление и улучшение гидроизоляционных свойств подземной части зданий с применением современных материалов позволит увеличить срок службы конструкций и всего здания в целом.

Исследованы методы производства работ для конструкций, лежащих ниже нулевой отметки от увлажнения. Выполнена классификация ремонтно-восстановительных работ жилых зданий старой постройки г. Харькова.

Проанализированы методы искусственного водопонижения уровня грунтовых вод и устройства гидроизоляции подземной части зданий.

Произведен выбор эффективного современного материала – полиуретана – для его использования в качестве гидроизоляции конструкций.

Осуществлены экспериментальные исследования качественных характеристик полиуретановой композиции для ее использования в роли материала для гидроизоляции и частичного усиления конструкций зданий, лежащих ниже нулевой отметки.

Сопоставление экспериментальных исследований с теоретическими данными полиуретановой композиции, а также с технологическими и физико-механическими свойствами других тампонажных составов показало, что для проведения ремонтно-восстановительных работ целесообразно применять химические композиции на основе полиуретанов.

Разработаны конструктивные, технологические и организационные решения ремонта и восстановления конструкций подземной части зданий с использованием полиуретана.

Ключевые слова: ремонт и восстановление подземной части зданий, влагонепроницаемость конструктивных элементов, гидроизоляционные материалы, полиуретановая композиция.

SUММARY

Karzhinerova T.I. Elaboration of the organization and technological solutions of the underground parts of dwelling and civil buildings repair works and restoration. – Manuscript.

The dissertation on the competition of a scientific degree of a Candidate of Technical Sciences on speciality 05.23.08 –. – Kharkiv State

Technical University of Construction and Architecture, Kharkiv, 2005.

The dissertation devoted to forecasting of restoration of dwelling houses and public buildings underground parts by using of polyurethane.

The classification and analysis of factors, which influence the durability and bearing capacity of buildings, have been made.

The causes, which influence the maintenance reliability of buildings and their underground parts, have been determined.

The way the type character of an influence of a destruction type and degree on a choice of a restoration the constructions has been arranged.

By using the expert estimations theory the mathematical analysis of the most meaning causes which are leading to damage of building underground parts has been conducted and the classification of destructive factors, the principal of which are permeable to water of constructions as a result of rainfall and flood of basements, a penetration of a capillary moisture and damage or lack of hydro insulation.

The effective material – polyurethane has been chosen and the experimental investigations of qualitative characteristics of polyurethane composition have been carried out for its use as a hydro insulating material and partially for reinforcement of building constructions laid below the naughty note.

The validity of theoretical research has been verified by juxtaposing them with the experimental data.

The constructive technological and organization solutions of underground parts of dwelling and public buildings repair and