Разрушения материалов

 

Здания и сооружения в процессе эксплуатации подвергаются воздействию агрессивных сред природного и техногенного характера.

Эти воздействия приводят к изменениям первоначальных свойств материалов конструкций.

В зависимости от того, какие именно свойства материалов изменяются, под действием внешних факторов, различают 2 формы изменений:

старение и износ.

Старение - процесс изменения физико-химических свойств материала конструкции при длительной естественной выдержке.

На конструкции воздействуют: окружающая среда, механические нагрузки (связаны с технологическими процессами в здании).

Старение – необратимый процесс, препятствующий его разрушению.

Разрушение под действием нагрузок происходит в месте наиболее опасного дефекта.

Износ – изменение размеров, формы, массы конструкции или состояния его поверхности.

Причина износа – постоянно действующие нагрузки или факторы окружающей среды.

Вследствие старения и износа наступает разрушение материала конструкции.

 

Различают 3 случая разрушения:

2. большие статические или динамические нагрузки - вызывают в материале напряжения, значительно превышающие допустимые,

 

2. совместное воздействие механических нагрузок и факторов окружающей среды – каждый из которых активизирует общее воздействие,

 

3. значительная агрессивность окружающей среды – приводит к разрушению даже при малых нагрузках.

 

Чаще при эксплуатации - 2 и 3 случаи разрушения.

 

На износ большое влияние оказывает структура материала:

Знаем 4 агрегатных состояния:

· твердое,

· жидкое,

· газообразное

· плазма.

В конструкциях - материалы в твердом состоянии (отличие от газов и жидкостей – упругость).

 

 

2 разновидности агрегатного состояния твердого тела:

• аморфное
• кристаллическое.

Аморфные – не имеют четко выраженной tºC плавления, молекулы расположены беспорядочно, вещество изотропно.

Кристаллические – упорядоченная 3-х мерная структура. Они анизотропны.

4 типа кристаллических решеток:

• ионная – в узлах чередуются + и – ионы. Решетки стабильны, это характерно для материалов неорганического происхождения. Часто – микротрещины.
• атомная– структурные единицы – нейтральные атомы, связанные друг с другом ковалентной связью. Для них характерен полиморфизм, т.е. модификации. Углерод – алмаз и графит, олово – серое (a - Sn)и белое (b – Sn), кремний. Под действием давления и температуры можно превратить одну модификацию в другую.
• металлическая - в узлах + ионы, в междоузлиях – электроны. Пластичны, электропроводны, тоже – полиморфизм.
• молекулярная - в узлах молекулы. Там другие силы притяжения (не Кулоновские, а Ван-дер-Ваальсовые, они слабее). Это характерно для органических веществ.

 

Повреждения – начальная стадия разрушения отдельных конструктивных элементов (или частей элемента); т.е. потеря конструкцией (элементом) первоначальных свойств.

 

 

Причины, вызывающие повреждения (и последующие разрушения)

1. воздействия внешних природных и искусственных факторов
2. воздействие внутренних факторов, обусловленных технологическим процессом
3. проявление дефектов, допущенных при проектировании, строительстве здания
4. недостатки и нарушения правил эксплуатации здания.

 

Характер процессов, приводящие к разрушению

Механические (приложение сверхрасчетной нагрузки, деформация грунтов, сейсмическое воздействие)

Физико-химические (окисление, коррозия от р-ров солей, щелочей и т.п., воздействие электротока, биологические процессы).

 

Чаще всего – группа факторов воздействует.

 

 

По степени разрушения - 3 категории повреждений:

1. Аварийного характера – вызваны дефектами проектирования и строительства, стихийными явлениями, нарушением правил эксплуатации.

 

2. Разрушения несущих конструкций, вызванные внешними и технологическими факторами и нарушениями правил эксплуатации.  Аварийными не являются, устранимы при кап. ремонте усилениями или заменой.

 

3. Разрушения второстепенных элементов, устраняемые при текущем ремонте (выпадение плиток облицовки, участков штукатурки и т.п.).

 

 

Дефекты зданий

Износ зданий ускоряется при проявлении дефектов, допущенных при выборе участка для строительства, при проектировании и строительстве, при нарушении правил эксплуатации. Нужно стремиться к их предотвращению.