Пучков Ю.М.

ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства» (г. Пенза, Россия)

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ КАМЕННЫХ ЗДАНИЙ

Конструкции каменных зданий испытывают наряду с силовыми воздействиями и не силовые воздействия (температура, влажность, агрессивная среда и др.), которым в процессе эксплуатации обычно не придают серьёзного значения.

Каменные конструкции в виде кладок, а так же бетонные являются капиллярно-пористыми по своей структуре, что обеспечивает проникновение внутрь материала веществ, находящихся в жидкой фазе (впитывание): воды, растворов солей, и других жидкостей.

Конструкция из капиллярно-пористого материала не может не содержать в себе некоторого количества влаги, однако чрезмерное её содержание приводит к снижению эксплуатационных качеств здания.

Расчётные значения коэффициента массового отношения влаги в материале для бетона находятся в пределах 2…3%, кирпича – 1…2%. В процессе эксплуатации конструкции каменных зданий могут приобретать влагосодержание значительно превышающее расчётные значения. По данным института «Спецпроектреставрация» влагосодержание некоторых памятников архитектуры из кирпича достигает 28%. Влагосодержание конструкций современных построек так же бывает значительно выше расчётного значения.

Причины увлажнения как современных так и старинных зданий и сооружений разнообразны: увлажнение во время строительства (строительная влага), атмосферное увлажнение, технологическое или бытовое увлажнение, увлажнение от грунтовых вод в результате нарушения гидроизоляции.

Повышенное влагосодержание камня создаёт условия для его деструкции в результате «морозного выветривания», увеличения теплопроводности стен и расхода тепловой энергии на отопление здания, образования плесени на поверхностях конструкций.

Для осушения каменных конструкций зданий могут быть применены следующие способы:

- искусственный обогрев помещений горячим воздухом при усиленной вентиляции;

- электропрогрев путём наложения на поверхность каменной конструкции электродов и подачи на них напряжения 60 В;

- сорбционное осушение воздуха хлористым кальцием, расставляемым вдоль сырых стен в поддонах (без притока наружного воздуха);

- гидрофобизация предварительно просушенных каменных конструкций путём пропитки под давлением 20…50%-ным водным раствором метилсиликоната натрия ГКЖ-10 или ГКЖ-11;

- восстановление горизонтальной гидроизоляции путём устройства в стене штрабы и заложения в неё рулонной гидроизоляции;

- устройство горизонтальной гидроизоляции путём плавления кирпича электрическим током при температуре 1400 ⁰С с использованием раскалённого электрода, графитовых плашек, тросов и лебёдки;

- устройство гидроизоляционного пояса путём нагнетания в стену водонепроницаемых растворов жидкого стекла, хлористого кальция;

- устройство электроосмотической защиты стены от капиллярного поднятия грунтовых вод.

Кроме повышенной влажности каменные конструкции могут иметь повышенное солесодержание и подвергаться ускоренному разрушению из-за накопления в них водорастворимых солей и их деструктивной активности в условиях постоянно изменяющейся температуры и влажности в процессе эксплуатации здания или сооружения.

Источниками соленакопления в каменных конструкциях могут быть природные воды, содержащие водорастворимые соли. На территории России встречаются засолённые почвы – «солонцы», большое количество солей внесено в почвы в виде удобрений. Калийные комбинаты выбрасывают в атмосферу ежегодно тысячи тонн неорганической пыли, представляющей собой смесь солей.

Из дымовых газов промышленных предприятий только в Московской области может быть получено за год до 500000 тонн серной кислоты, на основе которой в атмосфере образуются соли в виде сульфатов. Выхлопные газы автомобилей содержат около 200 химических веществ, на основе которых могут быть образованы водорастворимые соли.

Зимой дороги в городах посыпают песко-соляной смесью, а в кладочные растворы добавляют соль против замерзания.

Существуют и другие источники засоления каменных конструкций.

Процессы разрушения капиллярно-пористых материалов под действием водорастворимых солей изучались многими исследователями, но наиболее значительные результаты в этой области получены Минасом А.И. Им объяснено разрушение бетона механическим расклиниванием солей, кристаллизующихся в порах материала. Такое расклинивание особенно разрушительно при попеременном увлажнении и высыхании конструкций. Минас А.И. назвал этот вид разрушения «солевой формой физической коррозии».

Картина разрушения в результате «солевой формы физической коррозии» внешне похожа на разрушение кладки из-за «морозного выветривания», поэтому на практике эти две причины разрушения не различают.

При участии автора разработан способ обессоливания кладки, согласно которому вдоль верха обессоливаемой стены на высоте 2…2,5 м от уровня земли устанавливают свинцовый анод в виде полосы шириной 0,2…0,5 м. Катод, выполняемый по типу заземления (три забитые в грунт трубы, объединённые металлическим контуром), размещается в прилегающем к фундаменту грунте. Между анодом и стеной пропускают влагопроводящий тканевый фитиль, верхний конец которого опускают в резервуар с водой, а нижний – в резервуар для сбора фильтрата, располагаемые соответственно выше и ниже анода. Анод и катод соединяют с соответствующими полюсами источника постоянного тока и подают напряжение30…50 В для обеспечения плотности тока на аноде 0,1…1,0 А/м².

В процессе обессоливания один раз в 10 дней на расстоянии 5 см от уровня земли на глубине 5…10 см по толщине стены (со стороны установки анода) отбирают пробы. Основанием для прекращения процесса является содержание солей в контрольной пробе не более 1% по массе. Ориентировочно продолжительность обессоливания конструкции составляет 2…3 месяца в зависимости от исходного солесодержания и электропроводности стены.

На опытном участке засолённой стены были проведены работы по обессоливанию с использованием этого способа. За семь недель солесодержание кирпичной кладки было снижено с 11…12% до 0,01…0,05% по массе.