Совершенствование технологии капитального ремонта плоских железобетонных кровель крупнопанельных зданий серии 135 в условиях Иркутского региона

Введение

Актуальность разработки технико-экономических проблем долговечности жилых зданий определяется экономическим и социальным значением жилищного строительства. На жилищное строительство в СССР направлялось около 20% всех капитальных вложений, а расходы на ремонт и эксплуатационное содержание составляли почти 40% общих капитальных вложений в жилищное строительство. Выбор экономически эффективных проектных решений по жилым зданиям велся практически без учета долговечности [6].

Разработке и массовому внедрению в практику крупнопанельного домостроения комплексной серии 135 (КБ по железобетону Госстроя РСФСР им. А.А. Якушева) способствовало постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 28 мая 1969 года № 382 "О мерах по улучшению качества жилищно-гражданского строительства"[9]. Указанная серия предназначалась для применения в IB и IД климатических подрайонах II, III, IV климатических районах с обычными геологическими условиями и в условиях с сейсмичностью 7-8 баллов[10].

С 1972 года на территории бывшего СССР возведено значительное количество зданий данной серии (Рис.1). В том числе, в Калуге, Туле, Краснодаре, Сочи, Адлере, Омске, Иркутске, Улан-Удэ, Днепропетровске, Запорожье, Одессе, Харькове и др.

В период становления и активного развития строительной индустрии, большой вклад в развитие города Иркутска и области внесли коллективы трестов «Иркутскпромстрой», «Иркутскспецстрой», «Иркутскстроймеханизация», «Иркутскжилстрой», домостроительного комбината.

Рисунок 1. Строительство крупнопанельных домов серии 135 в г. Иркутске

В последние 15-20 лет со стороны служб эксплуатации зданий и жильцов верхних этажей, значительное внимание обращено именно на 135 серию в связи с серьезными проблемами технического состояния сборных кровельных железобетонных конструкций, а также развитием трещин и коррозией арматуры в керамзитобетонных наружных ограждающих конструкциях. Статья посвящена одной из указанных проблем, как наиболее актуальной.

На сегодняшний день, в Иркутске насчитывается около 1 млн. м² крупнопанельных зданий 135 серии, введенных в эксплуатацию в период с 1979 г. по 1996 г.

Первым зданием данной серии в Иркутске является 9-ти этажный жилой дом, построенный в 1979 году в микрорайоне Солнечный. С 1985 г. по 1989 г. возводили около

200 тыс.м² в год. Пик строительства пришелся на 1988-1989 годы. Массовое строительство зданий 135 серии в Иркутске продолжилось до 1992 года. В 1996 году введены в эксплуатацию последние дома в микрорайоне Первомайский.

Цель настоящего исследования – провести анализ процессов разрушения сборных железобетонных кровельных панелей крупнопанельных домов серии 135 в городе Иркутске.

Основная задача работы – определить и систематизировать характер образования дефектов железобетонных кровельных плит, предусмотреть комплексные мероприятия по восстановлению и защите конструкций для увеличения безремонтного срока эксплуатации, вплоть до их частичного демонтажа с заменой на новые конструкции.

Материал и методы исследования

Одна из целей массового внедрения этой серии–уход от традиционных двускатных, вальмовых кровель по простым причинам:

• наружные водоотводы в северных условиях перемерзают, не выполняют свои функции и разрушаются в течение 1-2 лет;
• затрудняется межсезонная эксплуатация кровель;
• существенно нарушается архитектурный облик здания.

Было принято достаточно прогрессивное конструкционно-эксплуатационное решение для того времени – устройство внутренних водостоков[3].Кровельное покрытие было совмещено с несущей конструкцией – чердачными панелями. На этот конструктив возлагали, в том числе, решение «болевых» вопросов по эксплуатации кровель:

• предотвращение внезапных лавинных сходов снега;
• исключение образования сосулек и ледяных порогов;
• существенное повышение эстетической составляющей фасадов зданий;
• минимизация затрат по эксплуатации кровельной системы водоотведения.

Несмотря на то, что проект был адаптирован для строительства в Иркутском регионе, опыт эксплуатации железобетонных конструкций в виде плоских безрулонных кровель, при жестких природно-климатических условиях, в массовом строительстве отсутствовало.

Следует констатировать, что регулярное восстановление защитных покрытий для рассматриваемых кровельных железобетонных конструкций практически отсутствовало [1].

В результате, на сегодняшний день имеем кровли, находящиеся на различных этапах повреждений, сквозных разрушений, вплоть до аварийного состояния (Рис. 2). Многократные попытки восстановления и защиты железобетонных конструкций характеризуются, как правило, непрофессиональным подходом к решению проблем и низким качеством ремонтно-восстановительных работ. В последнее время растёт число исков, предъявляемых организациям жилищно-коммунального хозяйства, от граждан, проживающих в этих домах в уровне верхних этажей.

Исходные требования к железобетонным кровельным конструкциям были достаточно высокие. Согласно проектной документации, для железобетонных кровельных плит и лотков применялся тяжелый бетон[4], специально подобранного состава марки М-400 с гидроизоляционной защитой МРЗ-300 и В-6, и без защиты МРЗ-400 и В-8. Для тяжелых бетонов требовалось использование низкоалюминатных портландцементов, отвечающих требованиямГОСТ 10178-76 (отменен 1987г.) [5], содержание С3АС в цементе 5%. Исходные составляющие бетонной смеси для изготовления плит покрытия и водосборных лотков, должны были удовлетворять требованиям соответствующих стандартов, ГОСТов и ТУ. Для повышения плотности, прочности и морозостойкости бетона требовалось вводить в бетонную смесь комплексные добавки ССБ[2], ацетат натрия и т.п. В качестве защитного гидроизоляционного покрытия кровельных элементов была рекомендована битумно-бутил каучуковая мастика марки МББ-Х-120, покрытие на основе хлорсульфированного полиэтилена ХСПЭ[7]. Железобетонные плиты покрытия и лотки безрулонной кровли должны были выпускаться предприятием-изготовителем полной заводской готовности, т.е. лицевая поверхность плит должна быть покрыта термо-атмосферно-радиационно-водо-морозостойким защитным слоем [13].

Рисунок 2. Характерные разрушения кровельных железобетонных конструкций 9-ти этажного жилого дома серии 135 по адресу: г. Иркутск, ул. Советская, д.176/191. Год постройки – 1994.

В целом, проектная документация была разработана в соответствии, действующих на тот период, норм. Расчеты выполнены по ВСН 32-77 (отменен в 1988г.) [9]. Вместе с тем, отсутствие должной эксплуатации с соблюдением регламентных работ по восстановлению защитных покрытий и контроля технического состояния конструкций, привело к их кризисному состоянию, вплоть до аварийного.

Выборочное освидетельствование части зданий иркутских многоэтажек 135 серии в 2018 году, выполненное авторами публикации, показало, что основная часть рассматриваемых кровель либо в полном объеме утратили защитные свойства мастик по истечению времени, либо защитные покрытия не были нанесены изначально в заводских или построечных условиях.

Первому же зданию 135 серии, возведенному в Иркутске, уже 39 лет (Рис.3).

Экономическое состояние страны конца 80-х – начала 2000-х годов практически исключило практику качественной эксплуатации и защиты кровельных конструкций, в т.ч. 135 серии, ввиду неактуальности защитных работ на тот период. Как результат сегодняшнего дня – массовое необратимое прогрессирующее разрушение кровельных конструкций, основными составляющими которой являются: морозная деструкция и щелочная коррозия бетона, коррозия остальной арматуры[8]. Неоднократные попытки решения этих проблем носили локальный характер и неквалифицированный подход.

Альтернативные решения по восстановлению кровельных покрытий в виде монтажа стропильных систем и укладки по ним асбестоцементных или профилированных стальных листов (Рис.4, а), а также, локальные покрытия рулонными и мастичными материалами (Рис.4, б), носят вынужденный характер и, как правило, также не имеют детальной профессиональной проработки. Как результат – возникновение новых проблем эксплуатации восстановленной кровли и ее долговечности.

Решение комплексной проблемы по восстановлению полноценной кровли зданий 135 серии не исключает частичную или полную замену разрушенных или поврежденных железобетонных конструкций, что характеризуется значительными организационно-технологическими и финансовыми затратами. Средняя масса кровельной панели в блок-секции составляет 2800 кг, а самой тяжелой конструкцией на кровле является лотковая плита, массой 6350 кг.

Рисунок 3. Первый жилой дом серии 135 в г. Иркутске, расположенный в микрорайоне Солнечный. Год постройки – 1979.

На наш взгляд, восстановительные работы следует дифференцировать исходя из степени повреждения конструкции, условий выполнения работ, в т.ч., этажности здания. А также, наличия материально-финансовых ресурсов в каждом рассматриваемом случае. Существенную роль, для принятия решений играет фактор аварийного состояния конструкции, определяющий безопасность их эксплуатации и здания в целом[11].

Рисунок 4. Вынужденные мероприятия по защите кровельных железобетонных плит силами управляющих компаний по адресу: г. Иркутск, ул. Лермонтова, 297Б

Предлагается рассмотреть 4 возможных группы ремонта:

1. Выполнение защитных покрытий по существующим железобетонным конструкциям, характеризуемым незначительными повреждениями в период эксплуатации. В качестве ремонтных материалов рекомендуются:

• материалы проникающей изоляции, обеспечивающие структурное уплотнение бетона, существенное снижение темпов коррозии арматуры, исключающие процесс щелочной коррозии бетона и восстанавливающие его водонепроницаемость;
• окрасочные и обмазывающие составы на основе, например, полимерно-битумных мастик, выполняющие функции гидроизоляционного ковра и обеспечивающие защиту железобетона от агрессивного воздействия атмосферной воды.

2. Восстановление локальных повреждений бетона и его поверхностных разрушений на основе современных сухих ремонтных смесей, обладающих высокими показателями по адгезии к «старому» бетону, безусадочностью, высокой прочностью и морозостойкостью, а также кратким периодом набора прочности.

3. Бетонирование фрагментов конструкций, имеющих сквозные разрушения и повреждения с использованием модифицированных бетонных смесей, характеризующихся высокими эксплуатационными показателями, технологичностью и возможностью использования в рассматриваемых условиях. В данном случае, может быть рекомендовано использование дисперсного армирования, воздухоувлекающих и пластифицирующих добавок, модификаторов бетонирования на основе микрокремнезема и др.

4. Демонтаж отдельных конструкций, не подлежащих восстановлению по технико-экономическим показателям с заменой на облегченные конструкции из металла и дерева с использованием современных кровельных материалов. Данные технические решения должны иметь типовые экономически оправданные конструктивные решения, обеспечивающие безопасность, долговечность и доступность для их реализации ремонтными бригадами общестроительных квалификаций.

Результаты исследования и их обсуждение

Дальнейшая эксплуатация кровель данного типа, применительно к 135 серии, недопустима. Поскольку, усугубляет и без того техническое состояние отдельных конструкций и кровли здания в целом, а также, несет непосредственную угрозу безопасности жильцов верхних этажей. Следует отметить, что нарушение влажностных условий конструкций чердачного перекрытия, включая слой утеплителя, имеет потенциальную угрозу, касающуюся технического состояния перекрытий и сопряженных с ними строительных конструкций верхних этажей, ремонт, восстановление и защита которых становится более сложной и дорогостоящей, по сравнению с восстановлением кровельных конструкций, имеющих в основной части открытый доступ.

Заключение

Дефекты и повреждения кровельных железобетонных плит приводят к поступлению атмосферных осадков в уровне чердачных технических помещений и водонасыщению утеплителя и прилегающих конструкций верхних этажей. Последнее влечет за собой разрушение отделочных покрытий в жилых помещениях, существенно нарушает их внутренний микроклимат, провоцируя развитие «грибковой атаки». Длительная эксплуатация несущих и ограждающих конструкций в уровне чердачных покрытий неизбежно приводит к коррозии металлических узлов, провоцирует образование мостов холода и существенно повышает теплопотери, создается угроза эксплуатации оборудования, а также, существенно нарушаются санитарные условия жилых помещений.

Непосредственную угрозу несут сами массивные железобетонные водосборные лотки и плиты покрытия, находящиеся в аварийном состоянии, способные к самообрушению, как при сейсмическом воздействии, так и при его отсутствии.

Тема является весьма актуальной. Ведь, в истории Иркутского региона массовая серия крупнопанельных жилых домов 135 была третья и финальная, которая занимала лидирующее место по объемам вводимого в эксплуатацию жилья. Серия оказалась наиболее надежная, более комфортная. С различной компоновкой этих зданий, в значительной мере сформировавших облик целых микрорайонов. Вместе с тем, единственной и основной, на сегодняшний день, «ахиллесовой пятой» домов КПД данной серии остается техническое состояние железобетонных кровельных плит, существенно исчерпавшим свой ресурс и требующих принятия срочных мер.

Установлено, что вследствие неадаптированного ухода в процессе эксплуатации зданий, значительно нарушается качество железобетонных кровельных конструкций.