авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Формирование конкурентоспособных многокритериально оптимизированных технологических решений по ремонту многослойных кровель зданий

На правах рукописи

ЖОЛОБОВ Александр Леонидович ФОРМИРОВАНИЕ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНО ОПТИМИЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО РЕМОНТУ МНОГОСЛОЙНЫХ КРОВЕЛЬ ЗДАНИЙ 05.23.08 – Технология и организация строительства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ростов-на-Дону – 2007

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении выс шего профессионального образования «Ростовский государственный строительный университет» (ГОУ ВПО РГСУ) и в Федеральном государ ственном унитарном предприятии «Ростовский научно-исследовательский институт коммунального хозяйства» (ФГУП РНИИ КХ)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Зеленцов Леонид Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Бадьин Геннадий Михайлович доктор технических наук, профессор Костюченко Василий Васильевич доктор технических наук, профессор Курочка Павел Николаевич

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно строительный университет» (ГОУ ВПО ВолгГАСУ)

Защита состоится 6 ноября 2007 г. на заседании диссертационного совета Д.212.207.02 при ГОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет» по адресу: 344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162, ауд. 232.

Тел./факс (863) 263-53- E-mail: dissovet2@rgsu.donpac.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Ростовский государственный строительный университет» Автореферат разослан 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук Моргун Любовь Васильевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Наиболее распространенные в нашей стране многослойные кровли из рулонных и мастичных материалов (далее много слойные кровли) не отличаются высокой долговечностью. В процессе экс плуатации они подвергаются различным агрессивным воздействиям, по степенно утрачивают свои первоначальные свойства и уже через несколько лет нуждаются в ремонте или замене. По этой причине ежегодно в России приходится ремонтировать более 200 млн. м2 таких кровель.

Применяемые в практике ремонтно-строительного производства раз нообразные методы ремонта многослойных кровель недостаточно эффек тивны, так как устраняют, как правило, только сами повреждения, а не причины их появления. К тому же многие из этих методов весьма дорого стоящи и трудоемки и практически ни один из них не является одновре менно экономичным, надежным, ресурсосберегающим и безопасным.

Выбор наиболее рационального метода ремонта многослойной кров ли является достаточно сложной и ответственной задачей, поскольку большая часть дефектов и повреждений водоизоляционного ковра скрыта во внутренних его слоях, а отсутствие объективной и полной информации о техническом состоянии кровли часто вынуждает эксплуатационников и ремонтников выбирать не самые лучшие технологические решения, а так же намеренно завышать объемы и, как следствие, стоимость ремонтных ра бот (для снижения риска появления после ремонта кровли новых протечек).

В последние годы обострилась проблема защиты окружающей среды от загрязнения битумосодержащими отходами, получаемыми в огромных количествах при разборке старых кровель, а также обеспечения пожаробе зопасности производства ремонтных работ из-за недопустимости приме нения при ремонте кровель из горючих материалов наиболее распростра ненных огневых методов наклейки наплавляемых кровельных материалов.

Таким образом, существует потребность ремонтно-строительного производства в оптимальном применении известных и в разработке новых конкурентоспособных методов ремонта многослойных кровель и оборудо вания для его осуществления, обеспечивающих при ремонте кровли повы шение ее надежности, а также снижение стоимости, трудоемкости и пожа роопасности ремонта без загрязнения окружающей среды битумосодер жащими отходами. Поэтому тема исследования, направленного на повы шение эффективности технологии ремонта многослойных кровель на ос нове многокритериальной оптимизации технологических решений, являет ся актуальной и представляет научный и практический интерес.

Цель диссертационной работы заключается в развитии научных представлений об общих закономерностях разрушения многослойных кро вель при эксплуатации зданий и формировании конкурентоспособных многокритериально оптимизированных технологических решений, обеспе чивающих устранение и предотвращение повреждений таких кровель при ремонте.

В интересах достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

– исследование общих закономерностей разрушения многослойных кровель и систематизация сведений об их дефектах, повреждениях и при чинах появления, а также о методах ремонта таких кровель;

– изучение возможности формирования конкурентоспособных тех нологических решений на основе многокритериальной оптимизации, по зволяющей из всего многообразия известных методов ремонта одновре менно с учетом условий производства работ и технического состояния ре монтируемой кровли для различных условий ее эксплуатации выбрать лучший вариант технологии (технологическое решение);

– выявление показателей несовершенства у оптимальных технологи ческих решений по устранению повреждений многослойных кровель и формирование новых конкурентоспособных решений, обеспечивающих возможность устранения при ремонте кровли всех видов повреждений при снижении его стоимости, трудоемкости и пожароопасности, а также коли чества получаемых кровельных отходов (с возможностью их утилизации);



– выявление показателей несовершенства у оптимальных технологиче ских решений по предотвращению повреждений многослойных кровель и формирование новых конкурентоспособных решений, обеспечивающих возможность выполнения при ремонте надежной защиты кровли от повре ждений, а также применения неразрушающего контроля качества кровель ных работ и оценки технического состояния (диагноза) ремонтируемой кровли;

– осуществление производственной проверки конкурентоспособности предлагаемых технологических решений по ремонту многослойных кровель.

Объект исследования – многослойные кровли и технологические решения по их ремонту.

Предмет исследования – методы и средства повышения эффектив ности технологических решений по ремонту многослойных кровель.

Методология исследования. Теоретическую и методологическую основу исследования составили научные труды отечественных и зарубеж ных авторов в области технологии оценки и выбора оптимальных техно логических решений в строительстве и ремонтно-строительном производ стве.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

– выявлены общие закономерности разрушения многослойных кро вель, предложена система классификаций их дефектов, повреждений и ме тодов ремонта, определены общие условия допустимости, а также границы области и условия рационального применения технологических решений по ремонту многослойных кровель;

– обоснована совокупность критериев оптимальности и предложен метод формирования конкурентоспособных многокритериально оптими зированных технологических решений по ремонту многослойных кровель, разработан алгоритм автоматизированной системы многокритериальной оптимизации таких решений, доказана целесообразность применения син теза альтернативных решений для выявления показателей несовершенства оптимальных технологических решений;

– выдвинуты с помощью синтеза альтернативных решений гипотезы о возможности совершенствования оптимальных технологических реше ний по ремонту многослойных кровель за счет разработки новых более эффективных методов устранения повреждений. В подтверждение истин ности гипотез сформированы новые конкурентоспособные технологиче ские решения, обеспечивающие восстановление водонепроницаемости и монолитности водоизоляционного ковра путем его термомеханической обработки с помощью разработанных автором диссертации гибких по верхностных электронагревателей и прикаточного устройства (патенты РФ №№ 2018600, 2060119, 2085675 и 2158810);

устранение расслоений в мно гослойных кровлях (патент РФ № 2260098);

ремонт кровельного основания из железобетонных конструкций (патент РФ № 2183713);

– выдвинуты с помощью синтеза альтернативных решений гипотезы о возможности повышения эффективности оптимальных технологических решений по предотвращению повреждений многослойных кровель за счет разработки новых более надежных методов защиты кровель от поврежде ний и совершенствования методов и средств диагностики ремонтируемых кровель. В подтверждение истинности гипотез сформированы новые кон курентоспособные технологические решения, обеспечивающие предотвра щение появления вздутий кровель с помощью воздухопроницаемой стяжки (патенты РФ №№ 2081976 и 2249659);

защиту водоотводящих устройств кровель от обледенения с помощью теплопроводных включений, устанав ливаемых в утепленном покрытии (патент РФ № 2198273);

возможность неразрушающего контроля качества кровельных работ, позволяющего определять толщину ремонтируемой кровли (с помощью дефектоскопа, патент РФ № 2230313), прочность и сплошность приклейки рулонных кровельных материалов (соответственно с помощью камеры разрежения и усовершенствованного радиационного пирометра). Разработаны алгорит мы двух компьютерных программ для автоматизированной обработки и визуализации контролируемых параметров ремонтируемой кровли в виде различных картограмм.

Достоверность научных результатов подтверждается достаточной сходимостью экспериментальных и теоретических данных, их сравнением с результатами других ранее проведенных и получивших признание иссле дований, проверкой разработанных методов и оборудования в производст венных условиях – при ремонте многослойных кровель на многочислен ных эксплуатируемых зданиях.

Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что они:

– включены в утвержденные Ростовским НИИ АКХ нормативно технологические документы по ремонту многослойных кровель усовер шенствованными методами, в том числе технологические карты, техноло гический регламент, временные нормы затрат труда и др.;

– используются в опытно-конструкторской работе (во ФГУП РНИИ КХ) при совершенствовании оборудования для ремонта многослойных кровель, а также в учебном процессе (в ГОУ ВПО РГСУ) при подготовке инженеров-строителей и повышении их квалификации;

– доведены до возможности их практической реализации.

Результаты исследования применены при ремонте более 100 тыс. м многослойных кровель. Изготовлено более 50 комплектов оборудования для термомеханической обработки рулонных и мастичных кровель и более 20 дефектоскопов для выявления в таких кровлях внутренних дефектов и повреждений. Комплект оборудования «ПОТОК» и дефектоскоп отмечены дипломом IV специализированной выставки «Жилищно-коммунальное и дорожное хозяйство», проводившейся в 2003 году в Ростове-на-Дону, а дефектоскоп, кроме того, в 2002 году – дипломом Госстроя России и «РОССТРОЙЭКСПО».

На защиту выносятся:

– результаты исследования общих закономерностей разрушения мно гослойных кровель и классификации возможных дефектов, повреждений, причин их появления и методов устранения;

общие условия допустимости, а также границы области и условия рационального применения технологи ческих решений по ремонту многослойных кровель;

– совокупность критериев оптимальности технологических решений по ремонту многослойных кровель, метод формирования конкурентоспо собных многокритериально оптимизированных технологических решений, алгоритм автоматизированной системы многокритериальной оптимизации этих решений, метод выявления показателей несовершенства у оптималь ных технологических решений;

– новые конкурентоспособные технологические решения, обеспечи вающие ликвидацию трудноустранимых повреждений, интенсификацию процессов ремонта при снижении потребности в трудовых и материально технических ресурсах, пожаробезопасность применения технологии и воз можность утилизации получаемых кровельных отходов;

– новые конкурентоспособные технологические решения, обеспечи вающие защиту многослойных кровель от вздутий, расслоения, трещино образования и обледенения;

– методы и средства неразрушающего контроля диагностически цен ных параметров ремонтируемых кровель, в том числе толщины водоизоля ционного ковра, прочности и сплошности приклейки рулонных материалов.

Апробация результатов исследования. Основные положения дис сертации доложены, обсуждены и одобрены на областной научно технической конференции «Использование отходов производства в строи тельной индустрии» (Ростов-на-Дону, 1988 г.), научно-практическом се минаре "Совершенствование конструкций и технологии устройства кро вельных и изоляционных покрытий" (Санкт-Петербург, 1993 г.), Междуна родном симпозиуме «Реконструкция – Санкт-Петербург 2005» (1994 г.), Международной конференции "Эффективные технологии и материалы для стеновых и ограждающих конструкций» (Ростов-на-Дону, 1994 г.), 52-й научной конференции в Санкт-Петербургском государственном архитек турно-строительном университете (1995 г.), Международных научно практических конференциях «Строительство» (Ростов-на-Дону, 1997-2007 гг.), Международной научно-технической конференции «Реконструкция Архангельск’99» (1999 г.), научно-практической конференции «Проблемы развития атомной энергетики на Дону» (Ростов-на-Дону, 2000 г.), Между народной научно-практической конференции «Бетон и железобетон в третьем тысячелетии» (Ростов-на-Дону, 2000 г.), Международной научно практической конференции «Инновационные технологии в обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений» (Новочеркасск, 2001 г.), 2-й кон ференции «Кровля и изоляция для строительных объектов и инженерных коммуникаций» (Москва, 2002 г.), Международных научно-технических конференциях «Композиционные строительные материалы: теория и прак тика» (Пенза, 2001-2003, 2005 гг.), Международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: теория и практи ка» (Пенза, 2003 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 70 печатных работах, в том числе 10 патентах на изобретения, 2 свиде тельствах об официальной регистрации программ и баз данных для ЭВМ, 54 статьях и докладах, 1 информационном листке, 1 учебно-справочном пособии. Основные результаты диссертации опубликованы в двух журна лах из перечня периодических научных и научно-технических изданий, ре комендованных ВАК Минобразования и науки России (в 3 статьях).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пя ти глав, общих выводов, списка литературы из 325 наименований и прило жений. Она изложена на 354 страницах, в том числе 62 рисунка, 54 таблицы.

Структура диссертационной работы схематически представлена на рис. 1.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной рабо ты, сформулированы цель, задачи, методы, научная новизна и практиче ская значимость выполненного исследования, представлены сведения об апробации и внедрении полученных результатов в практику ремонтно строительного производства.

В первой главе рассмотрены общие закономерности разрушения многослойных кровель и систематизированы сведения об их дефектах, по вреждениях и методах ремонта, определены общие условия допустимости, а также границы области и условия рационального применения технологи ческих решений по ремонту многослойных кровель.

Широко применять многослойные кровли начали в 20-е годы прошлого столетия. Спустя всего несколько десятилетий они заняли веду щее место среди других видов кровель как в промышленном, так и в граж данском строительстве.

С появлением новых кровельных материалов совершенствовались и методы устройства кровель. Так, на смену недолговечным кровлям из дег тевых материалов сначала пришли многослойные рубероидные (в 30-е годы), а затем и мастичные кровли на битумном вяжущем (в 40-е годы).

С целью интенсификации процесса устройства рулонных кровель в 60-е годы стали использовать наплавляемые материалы (с утолщенным нижним покровным слоем), а для повышения долговечности кровель – рулонные ма териалы на негниющей (стекловолокнистой) основе. В последующие годы в рулонных и мастичных кровлях все чаще стали применять битумно полимерные материалы, а в последние двадцать лет – рулонные кровли с полимерной нетканой основой (из полиэстера).

Систематизация сведений о дефектах, повреждениях и методах ремонта многослойных кровель Выявлена потребность в формировании Доказана необходимость в формиро Обоснована необходимость в совер новых конкурентоспособных технологиче- вании новых конкурентоспособных тех шенствовании методов выбора опти ских решений, обеспечивающих устране- нологических решений, обеспечивающих мального технологического решения ние повреждений кровель предотвращение повреждений кровель Изучение возможности формирова- Формирование конкурентоспособных Формирование конкурентоспособных технологических решений, обеспечи ния конкурентоспособных техноло- технологических решений, обеспечи вающих предотвращение поврежде гических решений на основе вающих устранение повреждений ний кровель многокритериальной оптимизации кровель Обоснована совокупность критери- Сформированы новые конкурентоспо- Сформированы новые конкуренто ев оптимальности и предложен ме- собные технологические решения, обеспе- способные технологические решения, тод формирования конкурентоспо- чивающие устранение повреждений кро- обеспечивающие предотвращение по собных многокритериально оптими- вель, в том числе: вреждений кровель, в том числе:

зированных технологических решений термомеханический метод и ком- методы надежной защиты кровель по ремонту многослойных кровель;

плект оборудования с гибкими электро- от вздутий и расслоений, трещинооб разработан алгоритм автоматизи- нагревателями для восстановления во разования и обледенения;

рованной системы многокритериаль- донепроницаемости и монолитности методы и средства неразрушающе ной оптимизации таких решений;

кровель с использованием битумных го контроля качества ремонта кров доказана целесообразность применения эмульсий;

ли (с проверкой толщины кровли, синтеза альтернативных решений для методы устранения повреждений кров прочности и сплошности приклейки ру совершенствования оптимальных тех- ли и основания под ней при замене старой лонных материалов).

кровли и устройстве ремонтного слоя.

нологических решений.

Производственная проверка конкурентоспособности предлагаемых технологических решений Примечание.

С применением предлагаемых технологических решений только в Ростове-на-Дону отре Жирным шрифтом выделены монтировано более 100 тыс. м кровель задачи исследования, а курсивом Налажен выпуск дефектоскопов и оборудования для ремонта кровель – полученные результаты Результаты исследования используются в учебном процессе (в ГОУ ВПО РГСУ) при подготовке инженеров-строителей и повышении их квалификации Рис. 1. Структура диссертационной работы В настоящее время на эксплуатируемых зданиях не редко можно встре тить многослойные кровли, отслужившие без замены более 40 лет и содержа щие после неоднократного ремонта в своих 10 и более слоях рулонные и мас тичные материалы сразу нескольких поколений. Рациональной областью при менения многослойных кровель являются утепленные и неутепленные покры тия с уклоном основания под кровлю не более 25 %.





В разные годы проблемами совершенствования методов устройства и ремонта многослойных кровель в нашей стране и за рубежом занимались Э.М. Ариевич, В.Б. Белевич, А.С. Владычин, А.М. Воронин, А.И. Гармаш, А.С. Гитлина, Н.Н. Завражин, Я.И. Зельманович, А.М. Кисина, А.С. Козловский, Я. Кожелуга, А.И. Костриц, Е.И. Кричевская, П.П. Куйсис, О.А. Лукинский, Б.Г. Печеный, М.И. Поваляев, С.Н. Попченко, Е.Т. Самодаев, С.Д. Сокова, В.И. Теличенко, Э. Трефф Э., Б.С. Устинов, А.И. Фоломин, Н.А. Цветков, Х.И. Штейнхефель и другие ученые и специалисты, работы которых по ложены в основу данного исследования.

Тем не менее, четкой системы сведений об агрессивных воздействи ях, воспринимаемых многослойными кровлями, закономерностях разру шения и методах их ремонта пока не создано. В качестве одной из немно гочисленных, но наиболее удачных попыток систематизировать некоторые из этих сведений, можно назвать классификацию дефектов рулонных кро вель, приведенную в Классификаторе основных видов дефектов в строи тельстве и промышленности строительных материалов, утвержденном Главной инспекцией Госархстройнадзора России 17 ноября 1993 г. Однако в этой классификации дефектов не указаны причины их появления и по следствия, к которым они могут привести, а также способы устранения.

В научно-технической литературе можно встретить лишь разрознен ные (иногда противоречивые) сведения о тех или иных агрессивных воз действиях на многослойные кровли. Среди наиболее агрессивных чаще всего называют свет, тепло, влагу и холод. Поэтому именно эти воздейст вия моделируют в климатических камерах при испытаниях кровельных материалов на старение.

В ходе анализа возможных воздействий на многослойные кровли до казана разрушающая роль 12 наиболее агрессивных из них. При обобще нии полученных результатов выделили пять основных видов агрессивных воздействий (механические, физические, физико-химические, химические и биологические), которые были положены в основу предлагаемой клас сификации этих воздействий.

Известно, что степень агрессивности воздействий во многом зависит от климатического района, расположения и высоты здания, местоположе ния участков многослойных кровель (например, около карнизных свесов, конька или ендовы, в местах примыкания к вертикальным поверхностям и др.). В ходе диссертационной работы выявлены и исследованы и другие факторы, повышающие агрессивность воздействий на кровлю или сни жающие ее сопротивляемость указанным воздействиям, в их числе:

– взаимовлияние одновременно происходящих или чередующихся (двух и более) воздействий;

– основные параметры конструкции покрытия и, в частности, кровли, а также физико-механические характеристики материала;

– примененные методы устройства и ремонта многослойной кровли, наличие в ней дефектов и повреждений.

При анализе опубликованных сведений о неисправностях много слойных кровель выявили некоторую путаницу в понятиях «дефект» и «повреждение». Так, нередко к дефектам ошибочно относят повреждения кровель, а к повреждениям наоборот – дефекты. И это, несмотря на то, что в ВСН 58-88(р) (Положение об организации и проведении реконструкции, ремонта и технического обслуживания зданий объектов коммунального и социально-культурного назначения) даны весьма четкие определения этих понятий:

– «дефект элемента здания – неисправность (изъян) элемента здания, вызванная нарушением правил, норм и технических условий при его изго товлении, монтаже или ремонте»;

– «повреждение элемента здания – неисправность элемента здания или его составных частей, вызванная внешним воздействием (событием)».

В результате выполненного системного анализа причины поврежде ния многослойных кровель условно отнесены к внутренним (конструк тивно-технологическим) и внешним (производственным) факторам. При этом к группе внутренних (конструктивно-технологических) факторов предложено относить возможные несовершенства конструктивных и тех нологических решений, а также кровельных материалов и оборудования, а к группе внешних (производственных) факторов – использование некаче ственных материалов, неблагоприятные условия производства работ, низ кую квалификацию, а также недобросовестное отношение к труду рабочих и ИТР.

Установлено, что все исследованные факторы, в той или иной мере способствующие появлению повреждений многослойных кровель, связаны между собой в некую систему, интерпретация которой представлена в ви де схемы на рис. 2. На схеме горизонтальными (волнистыми) линиями по казаны два уровня воздействия методами ремонта и технического обслу живания на причины повреждений многослойных кровель (верхний уро вень) и на сами повреждения (нижний уровень).

Внешние (производственные) факторы Внутренние (конструктивно-технологические) факторы Условия Несовершенные Несовершенные Несовершенные Дефектные Человеческий производства конструктивные технологии и материалы материалы фактор работ решения оборудование Несовершенство принятых Дефекты, допущенные Агрессивные воздействия конструктивно-технологических при устройстве или ремонте на кровлю решений при устройстве кровли кровли а) контроль качества б) ослабление воздействий в)повышение износостойкости Методы профилактики Методы ремонта и техобслуживания повреждений кровель Повреждения кровли Методы устранения повреждений Протечки кровли Неисправное состояние кровли Рис.2. Причинно-следственные связи в разрушении многослойных кровель Изучен опыт применения, проанализирована эффективность, выяв лены недостатки более пятидесяти известных методов устранения и пре дотвращения повреждений многослойных кровель и установлено, что в процессе эксплуатации здания ремонт кровель чаще всего сводится лишь к устранению повреждений, а при отсутствии необходимых средств или условий для этого – к другим менее затратным технологическим операци ям с имеющимися повреждениями, например, обеспечивающим лишь вре менное поддержание кровли в исправном, то есть в работоспособном со стоянии. Указанные методы ремонта, как правило, не учитывают все мно гообразие возможных технических состояний кровли и условий их экс плуатации, а потому во многих случаях не обеспечивают устранение при чин повреждений, снижающих срок службы кровель, и нуждаются в со вершенствовании или формировании новых технологических решений.

Практикой на многочисленных примерах доказано, что выбор того или иного технологического решения по ремонту многослойной кровли прежде всего определяют поставленные цели ремонта, а не техническое состояние кровли и условия производства работ. Поэтому именно цели, которые можно достигнуть при применении методов ремонта и техниче ского обслуживания строительной конструкции, были положены в основа ние предлагаемой классификации этих методов.

Так, все известные методы ремонта и технического обслуживания многослойных кровель предложено группировать по следующим целям:

– устранение повреждений – ремонт многослойной кровли выполня ется с заменой или без замены поврежденных слоев, в том числе с нанесе нием ремонтного слоя или без него;

– предотвращение повреждений – ослабление влияния агрессивных факторов (обеспечивается системой технического обслуживания кровли, например, удалением с кровли скоплений снега и воды), повышение изно состойкости кровли (цель достигается устранением какого-либо конструк тивного недостатка многослойной кровли, например, устройством венти ляции подкровельного пространства), выявление и устранение дефектов кровли (обеспечивается своевременным устранением брака и недоделок после некачественного устройства или ремонта кровли).

В диссертационной работе из множества технологических решений, применяемых при ремонте многослойных кровель, в качестве допустимых (по условиям безопасности, экономической целесообразности и с учетом других предложенных автором ограничений) было отобрано двадцать, во семь из которых обеспечивают полную или частичную замену кровли, шесть – нанесение ремонтного слоя, два – восстановление водонепрони цаемости существующей кровли без нанесения ремонтного слоя, а остальные четыре – восстановление водонепроницаемости существующей кровли с последующим нанесением ремонтного слоя.

Для каждого из допустимых технологических решений определены границы области и условия рационального применения при ремонте мно гослойных кровель, в том числе:

– максимально допустимые значения физического износа и уклона ремонтируемой кровли;

– минимально допустимые значения толщины ремонтируемой кров ли, температуры атмосферного воздуха, объемов ремонта и электропо требления;

– возможность применения технологического решения в условиях, когда недопустимо утяжеление покрытия или использование открытого огня (при ремонте кровель из горючих материалов).

Для формирования новых конкурентоспособных технологических решений по ремонту многослойных кровель необходимо знать достигнутый уровень развития технологии, который целесообразно определять с помо щью многокритериальной оптимизации допустимых решений, а также не достатки лучших из них, снижающие эффективность применения техноло гических решений.

Во второй главе представлены результаты исследования и оценива ния факторов, влияющих на выбор технологических решений по ремонту многослойных кровель, предложен алгоритм многокритериальной опти мизации этих решений, обоснована целесообразность применения синтеза альтернативных решений для выявления показателей несовершенства у оптимальных технологических решений, предложен метод формирования конкурентоспособных многокритериально оптимизированных технологи ческих решений.

Оптимизация технологический решений, то есть выбор среди неко торого множества допустимых тех решений, которые в той или иной сте пени можно квалифицировать как оптимальные, когда допустимость каж дого решения понимается в смысле его фактической осуществимости, а оптимальность – в смысле его целесообразности, является весьма сложной задачей, требующей оценки всех допустимых решений.

Значительный вклад в развитие методов оценки и выбора оптимальных технологических решений в строительстве внесли Г.М. Бадьин, С.Г. Головнев, А.А. Гусаков, А.А. Жуков, Э.-К.К. Завадскас, В.В. Костюченко, С.В. Кузнецов, П.Н. Курочка, Н.М. Молоканов, А.В. Мещанинов, Ю.П. Панибратов, Г.Б. Полисюк, В.А. Рогонский, В.И. Соболев, М.Д. Спектор, В.И. Теличенко, Р.И. Фоков, Т.Н. Цай, Н.А. Цветков, К.А. Шрейбер и другие ученые. Вме сте с тем следует отметить, что проблемы многокритериальной оптимизации технологических решений по ремонту строительных конструкции, в том числе многослойных кровель, остаются малоисследоваными, а методы ее реализации – недоступными для практического применения.

В ходе исследования было выявлено по три внутренних и внешних фактора, которые могут влиять на выбор технологического решения. При этом внутренние, то есть целевые факторы, относятся к технологии ремон та, применяемому оборудованию и состоянию кровли после ремонта, а внешние (ограничивающие) факторы – к исходному состоянию кровли (до ремонта), условиям производства ремонтных работ и дальнейшей эксплуа тации отремонтированной кровли. Каждый из указанных факторов был описан совокупностью параметров – показателей, характеризующих какое либо свойство фактора. Всего было выявлено 28 таких параметров.

При выборе оптимального технологического решения параметры факторов можно принимать в качестве локальных критериев для оценки сравниваемых решений.

Сложность задач многокритериальной оптимизации прежде всего за ключается в неоднородности (разноразмерности) учитываемых локальных критериев и необходимости приведения их значений к безразмерному ви ду (нормализации) для возможности последующего сопоставления.

В соответствии с представленной в диссертации классификацией рассматриваемая задача оптимизации технологических решений относится к многокритериальным статистическим задачам в условиях влияния неоп ределенных факторов стохастической природы. Под словом «природа» здесь следует понимать всю совокупность обстоятельств, в условиях кото рых приходится принимать решения.

Математическим аппаратом решения такой задачи располагает теория статистических решений. Природа в теории статистических решений рас сматривается как некая незаинтересованная инстанция, поведение которой неизвестно, но, во всяком случае, не содержит элемента враждебности и соз нательного противодействия достижению поставленных целей. Поэтому тео рию статистических решений нередко называют теорией игр с природой.

В теории статистических решений разработан ряд принципов опти мальности для учета влияния неопределенных факторов стохастической природы, причем чаще всего из указанного ряда используют принцип не достаточного обоснования и принцип гарантированного результата.

Принцип недостаточного обоснования применяют, когда отсутствует априорная информация о возможных состояниях природы, но есть некото рые основания для выдвижения ряда гипотез относительно вероятностей возможных ее состояний. При этом состояния природы представляются равноправными, а их вероятности назначаются равными друг другу.

Принцип гарантированного результата используют, когда информа ция о вероятностях возможных состояний природы полностью отсутству ет. При этом выбирают решение, гарантирующее в наихудших условиях максимальный результат.

Информация, необходимая для многокритериального выбора опти мального решения представляется в форме матрицы, i-я строка которой соответствует решению Хi из множества допустимых решений G = {X i }iN 1, а j-й столбец соответствует локальному критерию Sj из мно = {} жества учитываемых критериев S = S j m.

j = Поиск оптимального технологического решения по ремонту много слойных кровель с учетом внутренних и внешних факторов предлагается выполнять в несколько этапов.

На первом – производится нормализация значений локальных крите риев внутренних факторов для каждого из сравниваемых технологических решений. При этом нормализованные значения минорируемых µij(u1) и мажорируемых µij(u2) локальных критериев, для которых лучшими (до нормализации) соответственно являются минимальные и максимальные значения, могут быть получены из известных выражений (1а) и (1б):

1, для u1 a a+b u1-a 1 2, для a u b-a µ ij (u1 ) = ;

(1а) a+b b-u u1 b 2, для b-a 0, для b u 0, для u 2 a a+b u 2 -a, для a u b-a µ ij (u 2 ) =, (1б) a+b b-u 1 2 u2 b, для b-a 1, для b u где u1 и u2 – ненормализованные значения минорируемых и мажорируемых локальных критериев;

а, b – некоторые числовые параметры, принимающие произвольные дейст вительные значения и упорядоченные отношением: a b.

На втором этапе для каждого из сравниваемых технологических ре шений с использованием выражений (1а) и (1б) производится нормализа ция значений локальных критериев внешних факторов.

Для учета влияния показателя приоритетности локальных критериев (для внутренних и внешних факторов) предлагается корректировать их нормализованные значения по формуле:

µ*ij = 1 – (1 – µij) p, (2) где µ*ij – нормализованное значение µij локального критерия с учетом по казателя приоритетности;

p – показатель приоритетности локального критерия.

На третьем этапе согласно принципу недостаточного обоснования для каждого технологического решения определяется совокупный критерий оп тимальности Лапласа µ(1)i для группы внутренних факторов по формуле (3):

1m µ (1) i = µ (1) ij, (3) m j = где µ(1) ij – нормализованное значение локального критерия для группы внутренних факторов Далее при сравнении значения указанного критерия Лапласа с нор мализованными значениями локальных критериев внешних факторов вы бирается минимальное µ(3) ij :

( ) µ (3) ij = min µ (1) i, µ (2) ij., (4) где µ(2) ij – нормализованное значение локального критерия для группы вне шних факторов.

На четвертом (заключительном) этапе, руководствуясь принципом гарантированного результата, определяют оптимальное технологическое решение с помощью глобального критерия оптимальности Вальда (извест ного в теории статистических решений как максимин). При этом наиболее рациональным (оптимальным) является допустимое решение X G, соот ветствующее значению критерия Вальда:

µ = max min µ (3) ij. (5) X i G S j Примером, иллюстрирующим процесс выбора оптимального техно логического решения из двух альтернатив по неограниченному количеству локальных критериев внутренних и шести критериям внешних факторов, могут послужить радиальные диаграммы (рис. 3). Минимальные нормали зованные значения локальных критериев внешних факторов, характери зующих 1-й и 2-й варианты технологического решения, соответственно у критерия К3 (равное 0,2) и у критерия К1 (равное 0,35).

а б К К 2 0, 0, К6 0, К6 0, К К 0,4 0, 1 0,2 0, 0 К3 К К К К К Рис. 3. Радиальные диаграммы локальных критериев сравниваемых технологических решений:

а – 1-й вариант решения;

б – 2-й вариант решения;

1 – ряд (значение) сово купного критерия оптимальности Лапласа внутренних факторов;

2 – ряд значений локальных критериев внешних факторов;

К1– К6 – локальные критерии внешних факторов.

Наибольшим из указанных минимальных значений локальных крите риев является К1, относящийся ко 2-му варианту. Следовательно, оптималь ным вариантом технологического решения в данном примере с двумя аль тернативами является именно 2-й вариант.

Таким образом, автором был предложен алгоритм многокритери альной оптимизации технологических решений, который положен в осно ву автоматизированной экспертной системы «Многослойные кровли: оп тимизация технологии ремонта с учетом технического состояния». Ука занный алгоритм в виде блок-схемы экспертной системы представлен на рис. 4.

В ходе диссертационной работы с помощью указанной автоматизи рованной системы, учитывающей любое количество и сочетание внутрен них и внешних факторов, было смоделировано более 100 возникающих при ремонте кровель типичных ситуаций, для каждой из которых выбраны и ранжированы допустимые технологические решения, а также определено в целом лучшее (оптимальное) из них.

Рис. 4. Блок-схема автоматизированной экспертной системы «Многослойные кровли: оптимизация технологии ремонта с учетом технического состояния» Поскольку результат многокритериальной оптимизации техноло гии является компромиссом, выбранное технологическое решение по отдельным критериям, как правило, значительно уступает другим (менее рациональным) решениям, а значит оно далеко от совершенства, так как имеет конкретные проблемные области.

Для выражения комплексной оценки несовершенства оптимального технологического решения автором диссертации предложено ввести пофак торные показатели его несовершенства, определяемые методом синтеза аль тернативных решений, как результат вычитания нормализованных значений локальных критериев оптимального решения из соответствующих значений локальных критериев какого-либо альтернативного ему решения. Причем, чем больше разность, тем несовершеннее оптимальное технологическое решение.

Анализ показателей несовершенства оптимального решения, полу ченных при его сопоставлении с возможными альтернативными решениями с применением рационально-логических и вычислительных процедур, по зволил выбрать в качестве лучшей ему альтернативы объединенное реше ние, у которого значение каждого локального критерия принято равным наибольшему нормализованному значению этого локального критерия из всех допустимых решений.

Таким образом, формирование конкурентоспособных технологиче ских решений предложено осуществлять следующим методом:

– из всего многообразия известных методов ремонта определить до пустимые технологические решения, а из их числа выбирать оптимальное технологическое решение с учетом конкретных условий производства ра бот, технического состояния и условий эксплуатации ремонтируемой кров ли;

– из числа допустимых технологических решений сформировать объединенное решение, которое является лучшей альтернативой опти мальному решению;

– с помощью синтеза альтернативных решений выявить показатели несовершенства у оптимальных технологических решений и выдвинуть гипотезы о возможности их совершенствования;

– проверить состоятельность выдвинутых гипотез, путем проведения исследования по совершенствованию оптимальных технологических решений;

– сформировать новые технологические решения по устранению и предотвращению повреждений для конкретных условий производства ре монтных работ;

– выполнить производственную проверку конкурентоспособности сформированных технологических решений.

В третьей главе представлены этапы формирования конкуренто способных технологических решений, обеспечивающих устранение по вреждений многослойных кровель Сначала с помощью синтеза альтернативных решений (оптимального и объединенного) у вариантов технологии ремонта, обеспечивающих вос становление водонепроницаемости старой кровли, устройство ремонтного слоя кровли и полную (или частичную) замену кровли, были выявлены проблемные области, а затем выдвинуты гипотезы о возможности совер шенствования технологии за счет разработки новых методов ликвидации трудноустранимых повреждений кровель.

В ходе проверки истинности гипотезы о возможных путях совершен ствования методов восстановления водонепроницаемости водоизоляцион ного ковра при его разогреве были исследованы закономерности регенера ции материалов многослойных кровель, доказана целесообразность и най дена техническая возможность:

– ограничения доступа кислорода воздуха к разогреваемой поверх ности кровли для предотвращения окисления битумного вяжущего за счет применения кондуктивного теплопереноса;

– осуществления разогрева ремонтируемой кровли с помощью на гревателей с температурой греющей поверхности, не превышающей тем пературу вспышки битума для снижения пожароопасности технологиче ского процесса;

– понижения напряжения, питающего электрооборудование для ра зогрева ремонтируемой кровли, до безопасных значений для ликвидации опасности поражения рабочих электрическим током;

– применения гибких поверхностных электронагревателей, обеспе чивающих равномерный разогрев ремонтируемой кровли с криволинейной поверхностью и сокращающих потери тепла в атмосферу;

– осуществления прикатки разогретой многослойной кровли с увели ченным давлением для обеспечения плотного соединения между собой одно временно 3-5 слоев размягченных при нагревании кровельных материалов;

– нагнетания битумной эмульсии в полости кровли перед ее разогре вом для устранения внутренних расслоений водонасыщенной кровли.

В диссертации приведен обширный материал с результатами мно гочисленных экспериментов по изучению влияния термомеханических воздействий на материалы ремонтируемой кровли, оптимизации техно логических процессов и параметров необходимого оборудования. Так, на рис.5 в качестве примера представлен график изменения температуры Рис. 5. Изменение температуры водоизоляционного ковра в процессе его разогрева (по режиму № 3) водоизоляционного ковра в процессе его разогрева по наиболее рацио нальному режиму № 3 (поверхностным нагревателем с малой тепловой инерцией и при постоянном тепловом потоке), а на рис. 6 изображены термограммы с некоторыми результатами теплотехнических эксперимен тов по разогреву ремонтируемой кровли в различных погодных условиях.

В результате выполненного исследования в развитие вариантов тех нологии ремонта, основанных на восстановлении водонепроницаемости старой кровли, автором диссертации разработаны:

– метод термомеханической обработки многослойной кровли, за ключающийся в последовательном выполнении разогрева, разравнивания и уплотнения водоизоляционного ковра;

– комплект переносного оборудования для термомеханической обра ботки кровли (ПОТОК), состоящий из гибких поверхностных электронагре вателей (ГПЭН) с удельной мощностью теплового потока до 3,5 кВт/м (рис.7), прикаточного устройства для гидроизоляционных материалов с давлением прикатки до 0,5 МПa (рис.8), понижающего трансформатора (или источника постоянного тока), блока автоматического управления электронагревателями;

– метод устранения расслоений в водонасыщенной многослойной кров ле, заключающийся в последовательном выполнении технологических опера ций по устройству отверстий в водоизоляционном ковре в местах его расслое ния, выдавливании воды из полостей расслоения, инъецировании в них би тумной эмульсии и термомеханической обработке водоизоляционного ковра.

а б Продолжительность разогрева, с Продолжительность разогрева, с Глубина разогрева, мм Глубина разогрева, мм в Продолжительность разогрева, с Рис.6. Термограммы разогрева Глубина разогрева, мм многослойной кровли гибким по верхностным электронагревателем с удельной мощностью 3,5 кВт/м2:

а – при температуре наружно го воздуха 20 оС;

б – то же, при наличии в кров ле прослойки воды или битумной эмульсии (на глубине 6 мм);

в – при температуре наружно го воздуха - 5 оС и наличии на по верхности кровли слоя льда тол щиной 10 мм 2 3 1 9 7 Рис.7. Гибкий поверхностный электронагреватель:

1 – токопроводящая ткань;

2 – гибкий электрод;

3 – теплоаккумули рующий стой;

4 – оболочка греющего элемента;

5 – усилитель жесткости;

6 – электропровода;

7 – теплопроводный и светоотражающий слой;

8 – те плоизоляционный слой;

9 – оболочка теплоизолирующего элемента;

10 – компенсатор;

11 - ручки 3 1 Рис. 8. Прикаточное устройство:

1 – рама;

2 – ручка;

3 – передний ролик;

4 – задний ролик;

5 – ручка стопора;

6 - стопор Для совершенствования методов устройства ремонтного слоя много слойной кровли исследована возможность и доказана целесообразность:

– использования для приклейки ненаплавляемых рулонных материа лов (рубероида, пергамина и др.) предварительно разогретого материала покровного слоя ремонтируемой кровли для устранения опасности полу чения ожогов горячей мастикой кровельщиками (как это часто происходит при наклейке рубероида традиционными методами);

– осуществления приклейки наплавляемых материалов с помощью гибких поверхностных нагревателей для исключения применения откры того огня при ремонте кровель по противопожарным нормам;

– выравнивания поверхности ремонтируемой кровли материалом, близким по деформативным свойствам материалу ремонтируемой кровли, или механического осаживания стяжки (в покрытиях с засыпным утепли телем) при устранении обратного уклона кровли;

– интенсификации сушки переувлажненной теплоизоляции в толще покрытия с помощью напорного калорифера.

Проверялись выдвинутые научные предположения о целесообразно сти и возможности при частичной или полной замене многослойной кровли:

– утилизации битумосодержащих отходов по аналогии с асфальтобе тоном, получаемых в большом количестве при разборке старых кровель;

– совершенствования метода восстановления защитного слоя бетона плит покрытия, парапетных плит и вентканалов, поверхности которых яв ляются основанием под кровлю;

– сохранения нижних, наименее изношенных, слоев старой кровли во избежание повреждения (при ее разборке) выравнивающей стяжки.

Результаты экспериментов реализованы в разработанных методах:

– получения битумно-картонной матрицы из измельченных фрагмен тов водоизоляционного ковра с битумной эмульсией и применения при выравнивании поверхности кровли;

– восстановления защитного слоя бетона с его самовакуумирова нием в процессе твердения под воздухонепроницаемой пленкой и вибро активацией цемента в зоне контакта с поверхностью ремонтируемой конструкции.

Таким образом, с помощью полученных результатов исследования доказана истинность выдвинутых гипотез о возможности совершенство вания методов устранения повреждений многослойных кровель при ре монте. Элементы этих гипотез в качестве теоретических положений соста вили основу соответствующих разделов нормативно-технологических до кументов по применению усовершенствованной технологии и конструиро ванию оборудования, необходимого для ее осуществления.

В четвертой главе представлены этапы формирования конкуренто способных технологических решений, обеспечивающих предотвращение повреждений многослойных кровель.

Для повышения конкурентоспособности сформированных на преды дущем этапе исследования технологических решений, обеспечивающих устранение повреждений многослойных кровель, было продолжено их со вершенствование в направлении устранения другой немаловажной про блемной области, выявленной у оптимальных технологических решений и связанной с недостаточной их эффективностью по предотвращению кро вельных повреждений. Проведя анализ причин их появления, а также ис следовав механизмы разрушения многослойных кровель, смогли четко обозначить предполагаемые пути решения выявленных проблем в виде ги потез о возможности совершенствования методов предотвращения повре ждений многослойных кровель при их ремонте.

Так, было обнаружено и исследовано негативное влияние на рас слоение многослойных кровель характеристик применяемых материалов (деформативных свойств материалов в смежных слоях кровли, качества пропитки тканой или картонной основы, наличия полимерной пленки, за щищающей наплавляемый кровельный материал от слипания в рулоне) и конструкции основания под кровлей (определяющего величину уклона кровли и вогнутость ее поверхности). Установлено, что особенно склонны к быстрому расслаиванию многослойные кровли с вогнутой поверхностью и (или) имеющие уклон менее 1% из материалов с картонной и стеклотка невой основой, а также кровли, в смежных слоях которых располагаются разнородные (по деформативным свойствам) материалы.

Определено сочетание необходимых условий для роста вздутий и найдено объяснение механизма этого явления. Установлено, что рост взду тий происходит вследствие чередования изобарного (в дневное время) и изохорного (в ночное время) процессов в замкнутой полости вздутия, обеспечиваемых изменением упругости материалов водоизоляционного ковра при колебании температуры наружного воздуха и наличием в них или в материале стяжки капилляров, заполненных водой. Правильность данного объяснения доказана на физических моделях вздутий, выращен ных в лабораторных условиях.

По месту расположения замкнутой полости в многослойной кровле вздутия в диссертации предложено разделять на четыре типа:

– подкровельные – с замкнутой полостью между кровельным осно ванием и нижним слоем водоизоляционного ковра;

– межслойные – с замкнутой полостью между отдельными слоями водоизоляционного ковра;

– внутриосновные – с замкнутой полостью в расслоившейся основе из кровельного картона (реже из стеклохолста);

– покровные – микровздутия (диаметром до 20 мм) в верхнем (покров ном) слое водоизоляционного ковра, не покрытого защитным слоем гравия.

Доказано, что происхождение подкровельных вздутий обусловлено особенностью капиллярно-пористой структуры материала выравниваю щей стяжки. Установлено влияние плохо пропитываемых крученых нитей в стекловолокнистых материалах, используемых для армирования кро вельных материалов из склонных к растрескиванию при старении окис ленных битумов, на рост межслойных и покровных вздутий, а кровельного картона, кроме того, – на рост внутриосновных вздутий.

В данной главе диссертации также приведены результаты исследо вания усадочных деформаций, возникающих в покровном слое битума в результате его полимеризации под действием солнечной радиации и пред ставлено объяснение механизма возникновения неконструкционных (кон тракционных) трещин, несвязанных с конструктивными особенностями покрытия (например, расположением температурно-усадочных швов и стыков плит покрытия в основании под кровлей).

Изложена совокупность условий, при которых происходит обледене ние водоотводящих устройств кровли в утепленном покрытии. Показано, как были определены наиболее уязвимые их места с помощью компьютер ных моделей и исследована возможность использования тепла, поступаю щего в холодное время года из отапливаемых помещений здания, для обеспечения положительной температуры водоотводящего устройства за счет кондуктивного теплообмена между более теплыми (нижними) и хо лодными (верхними) слоями покрытия через устанавливаемые в слое теп лоизоляции специально сконструированные металлические теплопровод ные включения.

Таким образом, в развитие технологических решений, обеспечиваю щих предотвращение повреждений многослойных кровель, в ходе работы над диссертацией были разработаны методы:

– осуществления защиты многослойной кровли от расслоения, путем термомеханической обработки ремонтируемой кровли (для более качест венной пропитки армирующих материалов) и выравнивания вогнутых ее поверхностей, преимущественного применения наплавляемых материалов с пылевидной посыпкой (по сравнению с полимерной пленкой), ограниче ния применения в смежных слоях кровли материалов с разными деформа тивными свойствами;

– предотвращения подкровельных вздутий в многослойных кровлях, перфорированием выравнивающей стяжки или ее устройством из воздухо проницаемого материала – пенополистиролбетона, устранения причин по явления межслойных, внутренних, внутриосновных и покровных вздутий дополнительной пропиткой стекловолокнистой или картонной основы би тумом или битумно-полимерным вяжущим при разогреве ремонтируемых кровель с помощью гибких поверхностных электронагревателей или при менением кровельных материалов, не содержащих окисленный битум;

– устранения причин появления неконструкционных (несвязан ных с расположением швов и стыков в основании под кровлей) трещин многослойной кровли путем удаления с поверхности ремонтируемой кров ли излишков битума (массой свыше 1 кг на 1 м2) и омолаживания битума в остающемся покровном слое битумной эмульсией;

– экономичной и безопасной защиты водоотводящих устройств кровли от обледенения, заключающейся в установке в покрытии теплопро водных включений из металлических двутавров (нижняя полка которых в несколько раз шире верхней), не требующих затрат на их обслуживание и ремонт. При организованном наружном водостоке теплопроводные вклю чения лучше всего располагать в толще утепленного покрытия вдоль ската кровли напротив водосточных воронок, а при неорганизованном водостоке – произвольно с некоторым интервалом друг от друга (например, 4–8 м).

Уровень совершенства всякой технологии во многом определяется возможностью обеспечения ею заданного качества продукции. Однако из-за конструктивных особенностей рулонных и мастичных кровель (на личия нескольких слоев водоизоляционного ковра, скрывающих внутрен ние его дефекты) контроль их качества затруднен. Поэтому для совершен ствования технологии ремонта кровли с конструктивно заложенным низ ким уровнем контролеспособности необходимо диагностическое обеспе чение, позволяющее еще на ранней стадии процесса производства ремонт но-строительных работ обнаруживать внутренние дефекты и, оценивая их, определять (распознавать) техническое состояние и эксплуатационные свой ства ремонтируемой кровли даже в условиях ограниченной информации.

Техническое состояние всякой конструкции непрерывно или дис кретно описывается совокупностью определяющих ее, соответственно, па раметров и признаков. Диагностическая ценность параметров и признаков определяется информацией, которая вносится ими в систему состояний конструкции. Диагностически ценным считается признак, которым обла дают конструкции одного состояния и ни одна из конструкций другого со стояния.

К диагностически ценным признакам многослойной кровли, описы вающим состояние ремонтируемой кровли (а по нему сам технологический процесс), принято относить водонепроницаемость водоизоляционного ковра, отсутствие в нем вздутий, расслоений, трещин, наличие у кровли полного водоотвода, а к диагностически ценным параметрам – толщину водоизоляционного ковра, прочность и сплошность приклейки кровельных материалов.

Проведенный анализ неразрушающих методов получения скрытой диагностической информации о ремонтируемой многослойной кровле, применяемых в нашей стране и за рубежом, позволил выявить общие не достатки методов, заключающиеся в невозможности получения с их по мощью вышеуказанных диагностически ценных параметров. Поэтому дальнейший ход исследования был направлен на совершенствование кон тролеспособности ремонтируемых многослойных кровель, а именно, на разработку новых неразрушающих инструментальных методов и средств контроля их качества.

Так, для проверки возможности неразрушающего контроля толщины водоизоляционного ковра были исследованы зависимости его электриче ской ёмкости от материала основания под кровлей, наличия в водоизоля ционном ковре прослойки воды и воздушного зазора между водоизоля ционным ковром и измерительным прибором, в качестве которого был применен высокочастотный емкостной измеритель влажности (влагомер) с предложенной автором специальной насадкой, позволяющей ступенчато изменять величину этого зазора. Благодаря этой насадке расстояние (Н) от поверхности кровли до скопления воды на каждом участке кровли можно определять по результатам двух замеров, выполненных влагомером на разном удалении от ее поверхности, с помощью представленной в диссер тации номограммы или из выражения:

a1 x1m a 2 x 2 m H=, (6) x 2 m x1m где a1 и a2 – соответственно бльшее и меньшее расстояние от влагомера до поверхности водоизоляционного ковра;

х1 и х2 – показания стрелочного прибора влагомера соответственно на бльшем и на меньшем расстоянии от поверхности кровли;

m – коэффициент, зависящий от размеров емкостного датчика.

Данная закономерность была положена в основу изобретенных авто ром (совместно с канд. техн. наук А.И. Кострицем А.И. и инж. В.Я. Ротанем) метода выявления скрытых дефектов в многослойных кровлях и устройст ва (дефектоскопа) для его осуществления.

Дефектоскоп, общий вид которого показан на рис. 9, состоит из ем костного датчика (1), насадки (2), корпуса со стрелочным прибором (3) и съемной ручки с кнопкой (4).

Рис. 9. Общий вид дефектоскопа Для автоматизированной обработки, анализа и визуализации резуль татов инструментального обследования многослойных кровель, выполнен ного с помощью дефектоскопа, автором диссертации предложен алгоритм разработанной совместно с инж. Е.А. Жолобовой автоматизированной ин формационно-аналитической системы (АИАС) «Многослойные кровли:

автоматизация учета технического состояния».

АИАС позволяет в автоматизированном режиме строить полноцвет ные дефектограммы, определять толщину кровли, вычислять объемы, тру доемкость и стоимость необходимого ремонта кровель, а также потреб ность в кровельных материалах. Пример построения дефектограммы кровли с помощью АИАС приведен на рис. 10.

Для изучения возможности неразрушающего контроля сплошности приклейки рулонных кровельных материалов были исследованы законо мерности распределения температур на поверхности кровли в зависимости от наличия и толщины воздушных прослоек, интенсивности солнечной радиации и скорости ветра. Так, было установлено, что в теплое время года при солнечной погоде и скорости ветра не более 1 м/с разности температур поверхности различных участков кровли, выполненных из одного и того же материала, могут достигать 4оС и более.

Рис. 10. Пример построения дефектограммы многослойной кровли с помощью АИАС В результате предложен метод количественной оценки сплошности приклейки рулонных кровельных материалов по перепаду температур по верхности кровли с помощью усовершенствованного радиационного пи рометра (с увеличенным углом визирования).

Таким образом, сплошность приклейки (С) рулонных кровельных материалов в процентах от площади, ограниченной углом визирования пи рометра, можно определить из выражения:

a a С= 2, (7) a 2 a ср где а1 – температура поверхности кровли в наиболее холодной точке, оС;

а2 – то же, в наиболее теплой точке, оС;

аср – среднее значение температу ры поверхности обследуемого участка кровли, оС.

Доказана возможность осуществлять неразрушающий контроль прочности приклейки рулонных материалов, используя, в отличие от стан дартных методов определения адгезии материалов, замедленные скорости и повышенные температуры испытания на отрыв верхнего слоя водоизо ляционного ковра с помощью камеры разрежения, плотно устанавливаемой на испытываемый участок водоизоляционного ковра. Предложено прове рять прочность приклейки с помощью переносного дорожного пористомера конструкции РНИИ АКХ, способного создавать разрежение до 0,07 МПа.

Таким образом, с помощью полученных результатов исследования до казана истинность выдвинутых гипотез о возможности совершенствования методов предотвращения повреждений многослойных кровель при их ре монте. Элементы этих гипотез в качестве теоретических положений соста вили основу соответствующих разделов нормативно-технологических до кументов по применению усовершенствованной технологии и конструиро ванию оборудования, необходимого для ее осуществления.

В пятой главе приведены результаты производственной проверки конкурентоспособности и сведения о практическом применении предла гаемых технологических решений по ремонту многослойных кровель.

Производственная проверка работоспособности и полезности, а в це лом конкурентоспособности предлагаемой технологии осуществлена более чем на ста объектах капремонта в Архангельске, Благовещенске, Владиво стоке, Владикавказе, Екатеринбурге, Йошкар-Оле, Красноярске, Магадане, Новосибирске, Омске, Ростове-на-Дону, Тюмени, Ульяновске, Хабаровске, Череповце, Ярославле и многих других городах нашей страны. Только в Ростове-на-Дону с применением термомеханической обработки водоизо ляционного ковра с 1993 по 2007 г. отремонтировано более 100 тыс. м многослойных кровель.

По результатам диссертационной работы сконструировано и изго товлено более 50 комплектов оборудования для термомеханической обра ботки многослойных кровель и более 20 кровельных дефектоскопов.

Доказана на практике возможность применения предлагаемых техно логических решений и разработанного оборудования при ремонте много слойных кровель в зимнее время при температуре наружного воздуха до минус 15 оС и скорости ветра до 10 м/с.

Установлено, что применение предлагаемых технологических реше ний по устранению повреждений позволяет до 6 раз сократить материало емкость ремонта и в 3,5 раза его трудоемкость даже по сравнению с одним из самых экономичных методов ремонта – устройством ремонтного слоя из рубероида поверх старой кровли. Получаемый при этом экономический эффект многократно перекрывает затраты на приобретение специального кровельного оборудования.

Многолетняя эксплуатация отремонтированных с применением усо вершенствованных технологических решений по предотвращению повре ждений многослойных кровель показала их достаточную долговечность и безотказность после ремонта. Об этом свидетельствуют результаты на блюдений за состоянием кровель, при ремонте которых, начиная с 1993 г., применяли предложенные автором методы их защиты от расслоения, взду тия и трещинообразования, а с 1997 г. – метод защиты водоотводящих кровель от обледенения.

Применение предлагаемых методов и средств диагностики кровель позволило заблаговременно получать достоверную информацию о техни ческом состоянии кровли и сокращать затраты на ее ремонт, а в процессе ремонта – выявлять и устранять допущенные дефекты, существенно по вышая его качество.

В целом производственная проверка подтвердила достаточную кон курентоспособность предлагаемых технологических решений, поскольку они обеспечивают интенсификацию процессов и повышают качество ре монта при снижении трудовых, материально-технических ресурсов и не благоприятных воздействий на окружающую среду.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. Разработаны научные представления об общих закономерностях разрушения многослойных кровель и систематизированы сведения об их дефектах, повреждениях и методах ремонта. Определены общие условия допустимости, а также границы области и условия рационального приме нения технологических решений по ремонту многослойных кровель.

Обоснована необходимость в совершенствовании методов оптимизации известных и формировании новых технологических решений по устране нию и предотвращению повреждений при ремонте многослойных кровель.

2. Определена совокупность из 28 параметров внутренних и внеш них факторов, влияющих на выбор оптимальных технологических реше ний по ремонту многослойных кровель, разработан алгоритм автомати зированной системы многокритериальной оптимизации таких решений, с помощью которой смоделировано более 100 возникающих при ремонте кровель типичных ситуаций, для каждой из которых выбраны и ранжиро ваны допустимые технологические решения, а также определено в целом лучшее (оптимальное) из них. Обоснована целесообразность применения синтеза альтернативных решений при формировании конкурентоспособ ных многокритериально оптимизированных технологических решений по ремонту многослойных кровель.

3. Выдвинуты с помощью синтеза альтернативных решений гипоте зы о возможности формирования конкурентоспособных технологических решений, обеспечивающих устранение повреждений при ремонте много слойных кровель, истинность которых подтверждена созданием методов термомеханической обработки водоизоляционного ковра при ремонте многослойных кровель с помощью разработанных автором диссертации гибких поверхностных электронагревателей и прикаточного устройства, устранения расслоений в многослойных кровлях с использованием битум ной эмульсии, выявления рациональных режимов ремонта основания под кровлю из железобетонных конструкций с виброактивацией цемента в зоне контакта ремонтного слоя с поверхностью ремонтируемой конструкции в момент укладки бетонной смеси и с самовакуумированием бетона в процес се твердения под воздухонепроницаемой пленкой 4. Выдвинута с помощью синтеза альтернативных решений гипотеза о возможности формирования конкурентоспособных технологических ре шений, обеспечивающих при ремонте многослойных кровель предотвра щение повреждений, истинность которой доказана созданием новых мето дов защиты кровель от вздутий, расслоений и трещинообразования, а во доотводящих устройств – от обледенения соответственно путем: устране ния замкнутых полостей в многослойной кровле (и под кровлей), являю щихся основной причиной вздутий;

предотвращения возникновения меж слойных и поверхностных напряжений в водоизоляционном ковре;

повы шения температуры поверхности карнизных участков кровли в холодное время года с помощью теплопроводных включений.

5. Определены диагностически наиболее ценные признаки и пара метры, описывающие состояние многослойных кровель (толщина, сплош ность и прочность приклейки рулонных материалов в водоизоляционном ковре) до и после ремонта, а также в процессе его осуществления. Разрабо тан комплекс новых методов неразрушающего контроля качества кровель ных работ, основанного на измерении указанных параметров (с помощью специально сконструированного дефектоскопа, усовершенствованного ра диационного пирометра и дорожного пористомера), и автоматизированной обработки полученных результатов.

6. Проведена производственная проверка предлагаемых технологи ческих решений, которая подтвердила достаточную их конкурентоспособ ность при ремонте многослойных кровель. Так, было достигнуто сокраще ние материалоемкости ремонта 6 раз, а его трудоемкости (даже по сравне нию с одним из самых экономичных методов ремонта – устройством ре монтного слоя из рубероида поверх старой кровли) – в 3,5 раза. При этом отмечено повышение качества ремонта при снижении пожароопасности производственного процесса и появлении возможности утилизации полу чаемых кровельных отходов. Наблюдения за отремонтированными (по предлагаемой технологии) многослойными кровлями показывают, что у водоизоляционного ковра в течение более 10 лет после ремонта сохраня ются водонепроницаемость и монолитность.

Основные положения диссертации опубликованы в 70 работах авто ра, в том числе:

Ведущие рецензируемые научные издания и журналы:

1. Новый экономичный способ ремонта рулонных кровель // Про мышленное и гражданское строительство. 1997. № 10. С. 40-41 (соавтор Белецкий Б.Ф.).

2. Научно обоснованный метод ремонта многослойных кровель и оборудование для его осуществления // Промышленное и гражданское строительство. 2003. № 2. С. 3. Технология и оборудование для ремонта многослойных кровель // Материалы, технологии и оборудование XXI века. 2004. № 6. С. 30-31.

Патенты на изобретения и свидетельства на программы для ЭВМ:

4. Патент РФ № 2018600, 1994 Устройство для прикатки гидроизо ляционного материала (соавтор Малахов В.А.).

5. Патент РФ №2060119, 1996. Способ пайки углеродной техниче ской ткани (соавтор Малахов В.А.).

6. Патент РФ №2081976, 1997. Способ защиты водоизоляционного ковра от вздутий при ремонте и устройстве кровель (соавторы Костриц А.И., Ротань В.Я.).

7. Патент РФ №2085675, 1997. Способ восстановления водонепрони цаемости гидроизоляционного покрытия строительных конструкций.

8. Патент РФ № 2183713, 2002 Способ восстановления и наращива ния защитного слоя бетона на вертикальных поверхностях железобетон ных конструкций (соавторы Духанин П.В., Айрапетов Г.А., Белецкий Б.Ф., Панченко А.И.).

9. Патент РФ № 2158810, 2002 Термоэлектрический мат для разогре ва водоизоляционного ковра при ремонте и устройстве рулонных и мас тичных кровель.

10. Патент РФ № 2198273, 2003. Способ защиты водоотводящего устройства совмещенной кровли от обледенения (соавтор Четвериков А.Л.).

11. Патент РФ № 2230313, 2004. Способ выявления скрытых дефек тов и повреждений в многослойной кровле и устройство для его осуществ ления (соавтор Костриц А.И., Ротань В.Я.).

12. Патент РФ № 2249659, 2005. Способ защиты водоизоляционного ковра от вздутий при устройстве утепленных покрытий зданий с выравни вающей стяжкой, уложенной по теплоизоляции (соавтор Четвериков А.Л.).

13. Патент РФ № 2260098, 2005. Способ устранения расслоений в кров ле из битумных рулонных материалов (соавтор Ротаненко Р.А).

14. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004611310, 2004. Многослойные кровли: автоматизация учета технического состояния (соавтор Жолобова Е.А.).

15. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004612108, 2004. Многослойные кровли: оптимизация техноло гии ремонта с учетом технического состояния (соавтор Жолобова Е.А.).

Международные конференции и симпозиумы:

16. Новый метод восстановления водонепроницаемости рулонных кро вель // Реконструкция - Санкт-Петербург – 2005: Материалы 3-го Междуна родного симпозиума. Ч.2, СПб., 1994. С. 104-110 (соавторы Костриц А.И., Ротань В.Я.).

17. Применение термомеханической обработки водоизоляционного ковра при ремонте рулонных кровель // Эффективные технологии и мате риалы для стеновых и ограждающих конструкций: Материалы междуна родной научно-технической конференции. Ростов-на-Дону: РГАС, 1994, С. 156-159 (соавтор Белецкий Б.Ф.).

18. Методы и средства неразрушающего контроля качества кровельных работ // Материалы Междунар. научно-практической конференции. – Рос тов н/Д: РГСУ, 1998. С. 15-16 (соавтор Белецкий Б.Ф.).

19. Особенности устройства и эксплуатации рулонных кровель с малы ми уклонами // Материалы юбилейной Междунар. научно-практической кон ференции. – Ростов-н/Д, 1999. С. 3 (соавторы Айрапетов Г.А., Четвериков А.Л.).

20. Повторное использование материалов при ремонте рулонных и мастичных кровель // Реконструкция и ремонт зданий и сооружений в климатических условиях Севера: Труды Междунар. научно-технической конференции, Т.1, Архангельск: АГТУ, 1999. С. 213-216.

21. Проблема утилизации отходов от разборки старых рулонных кровель // Материалы Междунар. научно-практической конференции "Строительство – 2000». Ростов-н/Д: РГСУ, 2000. С.11 (соавторы Айрапетов Г.А., Вислобокова В.А., Сафонов В.П.).

22. Битумнокартонная матрица из отходов от разборки старых ру лонных кровель // Материалы Междунар. научно-практической конферен ции «Строительство–2002». Ростов-н/Д: РГСУ, 2002. С. 3-4 (соавторы Айрапетов Г.А., Ротаненко Р.А.).

23. Интенсификация сушки теплоизоляции в невентилируемых по крытиях зданий // Материалы Междунар. научно-практической конфе ренции «Строительство–2002». Ростов-н/Д: РГСУ, 2002. С. 13-14 (соавтор Четвериков А.Л.).

24. Воздухопроницаемая стяжка для защиты рулонной кровли от вздутий // Материалы Междунар. научно-практической конференции «Строительство–2003». Ростов-н/Д: РГСУ, 2003. С. 174-175 (соавтор Четвериков А.Л.).

25. Проблема выбора материалов для ремонта рулонных кровель // Композиционные строительные материалы. Теория и практика: Сборник научных трудов Междунар. научно-практической конференции. Пенза, 2003. С. 80-82 (соавтор Четвериков А.Л.).

26. Наклейка наплавляемых кровельных материалов. Проблема обеспечения пожаробезопасности // Материалы юбилейной Междунар. на учно-практической конференции «Строительство–2004». Ростов-н/Д:

РГСУ, 2004. С. 66 (соавтор Луганская Ю.В.).

27. Математическая модель задачи многокритериальной оптимиза ции технологии ремонта многослойных кровель // Материалы Междунар.

научно-практической конференции «Строительство–2005». Ростов-н/Д:

РГСУ, 2005. С. 29-30 (соавтор Жолобова Е.А.).

28. Комплексная защита строительных конструкций от повреждений // Материалы междунар. научно-практической конференции «Строитель ство–2005». Ростов-н/Д: РГСУ, 2005. С. 53-54.

29. Предложения по классификации агрессивных воздействий на многослойные кровли // Композиционные строительные материалы. Тео рия и практика: Сборник статей Междунар. научно-технической конференции.

Пенза, 2005. С. 54-56.

30. Совершенствование технологии ремонта многослойных кровель на основе многокритериальной оптимизации // Материалы междунар. на учно-практической конференции «Строительство–2006». Ростов-н/Д:

РГСУ, 2006. С.129-130.

31. Синтез альтернативных технологических решений при их мно гокритериальной оптимизации // Материалы междунар. научно практической конференции «Строительство–2006». Ростов-н/Д: РГСУ, 2006. С.133-134 (соавтор Жолобова Е.А.).

Периодические печатные журналы и издания 32. Новый способ ремонта рулонных кровель // Жилищное и комму нальное хозяйство. 1996. № 4-5. С. 39-40 (соавтор Белецкий Б.Ф.).

33. Ресурсосберегающая технология ремонта рулонных кровель // Городское хозяйство и экология: Известия Академии жилищно коммунального хозяйства. 2000. №3. С. 45-52 (соавтор Гордеев-Гавриков В.К.).

34. Качественный ремонт рулонных кровель // Жилищное и комму нальное хозяйство. 2000. № 12. С.24-25.

35. Эффективный метод ремонта рулонных кровель. Новая техноло гия и оборудование // Техника для городского хозяйства. 2001. № 4. С. 5- (соавторы Костриц А.И., Ротань В.Я.).

36. Многослойные кровли. Новый метод инструментального обсле дования и автоматизированной обработки данных //Техника для городско го хозяйства. 2003. № 2. С. 4-5 (соавторы Жолобова Е.А., Костриц А.И., Ротань В.Я.).

37. Выбор наиболее экономичного метода ремонта рулонных кро вель. Экспериментальный анализ технологий ремонта // Жилищное и ком мунальное хозяйство. 2003. № 4. С. 16-19 (соавтор Гордеев-Гавриков В.К.).

38. Как повысить эффективность ремонта многослойных кровель // Вестник минстроя. 2007. № 3. С. 54-56.

Прочие публикации 39. Новая технология и оборудование для ремонта рулонных кровель // Совершенствование эксплуатации и ремонта транспортных зданий и со оружений. СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2002. С. 26- (соавторы Костриц А.И., Ротань В.Я.).

40. Защита водоотводов от обледенения путем включения теплопро водных элементов в кровельное покрытие // Труды 2-й конференции «Кровля и изоляция для строительных объектов и инженерных коммуни каций». М., 2002. С. 97-98 (соавтор Четвериков А.Л.).

41. Особенности ремонта рулонных кровель с использованием гиб ких поверхностных электронагревателей // Труды 2-й конференции «Кров ля и изоляция для строительных объектов и инженерных коммуникаций».

М., 2002. С. 98-99.

42. Строительные материалы: Учебно-справочное пособие / Под ред. Г.А. Айрапетова, Г.В. Несветаева. – Ростов н/Д: 2005. 608 с. (соавторы Айрапетов Г.А., Безродный О.К., Зубехин А.П. и др.).



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.