Три года назад я публиковал обзор судебной практики по спорным вопросам цены договора подряда (см. здесь). Принятое на прошлой неделе определение ВС РФ от 13.12.2018 № 301-ЭС18-13414 стало поводом вновь вернуться к этой теме.
Первой нормой, к которой стоит обратиться при решении вопроса о том, какую сумму заказчик должен заплатить подрядчику за выполненную работу, является пункт 1 статьи 424 ГК РФ, в соответствии с которым исполнение договора оплачивается по цене, установленной соглашением сторон. Иными словами, если подрядчик по договору подряда сдал заказчику соответствующий условиям договора результат работ, то заказчик должен заплатить подрядчику ту сумму, о которой стороны договорились при заключении договора.
Если работа выполнена надлежащим образом, то есть ее результат соответствует условиям договора подряда и требованиям статей 721, 754 ГК РФ, заказчик должен заплатить подрядчику оговоренную при заключении договора цену.
Если работа выполнена с недостатками, заказчик вправе потребовать соразмерного уменьшения установленной за нее цены с учетом положений пункта 1 статьи 723 ГК РФ.
Создание новых Строительных материалов
Когда при заключении договора стороны согласовали только фиксированную цену за результат работ, проблем с расчетами обычно не возникает. Однако согласование цены таким образом для договоров строительного подряда является большой редкостью. Как правило, в договорах строительного подряда стороны согласовывают не только фиксированную цену за результат работ, но и расчет такой цены в виде сметы. Возможность определения цены договора подряда путем составления сметы прямо предусмотрена пунктом 3 статьи 709 ГК РФ.
При согласовании сметы стороны исходят из объема работ, предусмотренного технической документацией. С учетом этого объема работ определяется количество необходимых для их выполнения материалов, объем трудозатрат и т.п. Однако в действительности фактически выполненный подрядчиком объем строительных работ практически никогда не совпадает с проектным, причем даже в случаях, когда заказчик в процессе строительства не вносил изменений в техническую документацию (статья 744 ГК РФ), а подрядчик не сталкивался с необходимостью выполнения дополнительных работ (статья 743 ГК РФ).
На случай расхождения между проектным и фактически выполненным подрядчиком объемом работ существует пункт 4 статьи 709 ГК РФ, согласно которому цена работы (смета) в договоре подряда может быть приблизительной или твердой.
Если договор подряда заключен на условиях твердой цены, и фактически выполненный подрядчиком объем работ или размер фактически понесенных им затрат оказался больше того, который стороны учитывали при согласовании сметы, подрядчик в соответствии с пунктом 6 статьи 709 ГК РФ не вправе требовать увеличения цены договора (сметы) и может претендовать лишь на оплату твердой договорной цены. То есть риски возможного увеличения объема работ, количества необходимых материалов и их удорожания относятся на подрядчика.
Исключение составляют случаи существенного возрастания стоимости материалов и оборудования, которые нельзя было предусмотреть при заключении договора. Тогда подрядчик вправе требовать увеличения цены, а при отказе заказчика выполнить это требование – расторжения договора в соответствии со статьей 451 ГК РФ (т.е. вследствие существенного изменения обстоятельств). Учитывая, что даже экономические кризисы 1998-го, 2008-го и 2014-го годов не рассматривались судами как основание для изменения или расторжения договоров в соответствии со статьей 451 ГК РФ, норма абз. 2 пункта 6 статьи 709 ГК РФ вряд ли в обозримом будущем будет применена в пользу подрядчика.
Имитационное моделирование в строительстве
Если же фактически выполненный подрядчиком объем работ или размер фактически понесенных им затрат оказался меньше того, который стороны учитывали при согласовании сметы, заказчик в силу того же пункта 6 статьи 709 ГК РФ не вправе требовать уменьшения цены договора (сметы) и обязан уплатить подрядчику твердую цену (конечно, если результат выполненных работ соответствует установленным договором требованиям). Разница между сметными и фактическими объемами работ (затратами) по смыслу статьи 710 ГК РФ будет составлять экономию подрядчика.
Казалось бы, положения статей 709 и 710 ГК РФ являются достаточно гармоничными и позволяют без особого труда разрешить спор об оплате работ в случаях, когда фактически выполненный подрядчиком объем работ отличается от сметного в большую или в меньшую сторону. Однако на практике это далеко не так.
В 2014-м году Президиум ВАС РФ принял сразу два постановления по спорам о твердой цене (постановления № 19371/13 от 13.05.2014 и № 19891/13 от 22.04.2014), в которых пришел к выводу о том, что, поскольку цена договора определяется применительно к согласованному в нем объему работ, уменьшение объема работ влечет соразмерное уменьшение цены договора. Иной подход, по мнению Президиума ВАС РФ, противоречит принципам возмездности гражданско-правовых договоров, нарушая баланс прав и интересов сторон.
Справедливости ради стоит отметить, что оба постановления были приняты по спорам, возникшим из контрактов на выполнение работ (оказание услуг) для государственных (муниципальных) нужд, и позицию Президиума ВАС РФ можно было бы объяснить борьбой со злоупотреблениями и необоснованным расходованием бюджетных денежных средств. Однако никаких оговорок о том, что сформулированные в этих постановлениях правовые позиции применимы только к государственным (муниципальным) контрактам, Президиум ВАС РФ не сделал.
И вот спустя более четырех лет на рассмотрение ВС РФ было передано дело со схожими фактическими обстоятельствами, но по спору, возникшему из договора подряда, заключенного между коммерческими организациями.
По обстоятельствам этого дела подрядчик (ЗАО «Регионстрой») обратился в Арбитражный суд Чувашской Республики с иском о взыскании с заказчика (АО «Ипотечная корпорация Чувашской Республики») в качестве экономии разницы между твердой ценой контракта и стоимостью фактически выполненных работ.
Решением от 08.09.2017 Арбитражный суд Чувашской Республики отказал истцу в удовлетворении иска, отметив, что предусмотренная статьей 710 ГК РФ экономия подрядчика не может образоваться в результате выполнения меньшего объема работ.
Постановлением Первого арбитражного апелляционного суда от 16.02.2018 решение суда первой инстанции было отменено, а иск подрядчика был удовлетворен. Удовлетворяя заявленные требования, апелляционный суд исходил из того, что фактическая цель договора подряда достигнута, построенные в соответствии с этим договором объекты введены в эксплуатацию, поэтому в силу пункта 6 статьи 709, пункта 1 статьи 710, статей 309 и 310 ГК РФ заказчик обязан уплатить подрядчику предусмотренную договором твердую цену.
Арбитражный суд Волго-Вятского округа в постановлении от 28.05.2018 поддержал эти выводы и оставил постановление апелляционного суда в силе.
Не согласившись с принятыми по делу судебными актами арбитражных судов первой и апелляционной инстанций, заказчик обратился с жалобой в Верховный Суд, ссылаясь на то, что арифметическая разница между ценой договора и стоимостью фактически выполненных работ, образовавшаяся за счет уменьшения объемов работ по сравнению с объемом, предусмотренным договором, не может рассматриваться как экономия подрядчика. Определением судьи ВС РФ Зарубиной Е.Н. от 01.11.2018 доводы заказчика были признаны заслуживающими внимания, и дело было передано на пересмотр в Судебную коллегию по экономическим спорам.
Определением Экономколлегии ВС РФ от 13.12.2018 судебные акты по делу № А79-9529/2016 были отменены, дело было направлено на новое рассмотрение в арбитражный суд первой инстанции.
Однако в отличие от указанных выше постановлений Президиума ВАС РФ в определении ВС РФ от 13.12.2018 не содержится вывода о том, что уменьшение объема фактически выполненных подрядчиком работ по сравнению с объемом, согласованным при заключении договора, влечет соразмерное уменьшение установленной за работу цены. Основанием для отмены принятых по делу судебных актов послужило наличие между сторонами спора о качестве выполненных по договору работ, рассматриваемого в рамках другого дела (№ А79-3063/2018). Указав, что согласно статье 710 ГК РФ подрядчик имеет право на оплату экономии лишь в случаях, когда она не повлияла на качество выполненных работ, Экономколлегия пришла к выводу о том, что разрешение вопроса о наличии (отсутствии) экономии подрядчика невозможно до установления наличия (отсутствия) недостатков работ и негативных последствий от замены материала и изменения способа выполнения работ подрядчиком.
Таким образом, Верховный Суд РФ принципиально не исключил возможности взыскания в пользу подрядчика, надлежащим образом выполнившего работы, предусмотренной договором твердой цены и квалификации разницы между твердой ценой договора и сметной стоимостью фактически выполненных подрядчиком работ в качестве экономии подрядчика по смыслу статьи 710 ГК РФ.
Конечно, было бы намного полезнее для оборота, если бы ВС РФ привел в определении подробный анализ пункта 6 статьи 709 в его взаимосвязи с пунктом 1 статьи 710 ГК РФ, но даже в таком виде это определение может быть расценено как отход от гораздо более жесткой позиции, сформулированной в постановлениях Президиума ВАС РФ № 19371/13 от 13.05.2014 и № 19891/13 от 22.04.2014.
Собственно, в случае иного толкования норм ГК о твердой цене договора подряда и экономии подрядчика эти нормы лишаются какого бы то ни было смысла.
Пунктом 1 статьи 710 ГК РФ предусмотрено, что в случаях, когда фактические расходы подрядчика оказались меньше тех, которые учитывались при определении цены работы, подрядчик сохраняет право на оплату работ по цене, предусмотренной договором подряда, если заказчик не докажет, что полученная подрядчиком экономия повлияла на качество выполненных работ.
Согласно пункту 2 статьи 709 ГК РФ цена договора подряда включает компенсацию издержек подрядчика и причитающееся ему вознаграждение. Таким образом, уменьшение фактических издержек подрядчика по сравнению с теми, которые учитывались при согласовании договорной цены, перераспределяет внутреннюю структуру цены договора, увеличивая размер вознаграждения подрядчика. Сама цена при этом остается неизменной. Та же самая ситуация, но с перераспределением структуры цены в сторону уменьшения доли вознаграждения подрядчика, возникает в случаях, когда издержки подрядчика по выполнению работ оказываются выше тех, из которых стороны исходили при согласовании твердой сметы.
К издержкам подрядчика, составляющим часть цены договора подряда, относятся расходы на приобретение материалов и оборудования для строительства и оплату труда (пункт 1 статьи 704, пункт 1 статьи 745 ГК РФ), на страхование строительных рисков (статья 742 ГК РФ), на охрану окружающей среды и соблюдение требований безопасности строительных работ (статья 751 ГК РФ) и т.п. При этом согласно буквальному смыслу пункта 1 статьи 710 ГК РФ экономией подрядчика является фактическое уменьшение любых его издержек, связанных с выполнением работ (никаких изъятий из этого правила данная норма не устанавливает).
Чаще всего фактические расходы подрядчика оказываются меньше тех, которые были согласованы при заключении договора, в следующих случаях:
- подрядчик приобрел материалы и (или) оборудование для выполнения работ по более низкой цене;
- фактический объем подлежащих выполнению работ оказался меньше в сравнении с тем, из которого стороны исходили при заключении договора;
- подрядчик выполнил работу иным способом по сравнению с тем, который учитывался при заключении договора.
Если при заключении договора и согласовании сметы стороны исходили из определенной стоимости материалов, необходимых для выполнения работ, подрядчик несет риски, связанные с возможным удорожанием этих материалов, а также получает выгоды, связанные с приобретением материала по более низкой цене.
Обычно заказчик не контролирует закупку подрядчиком материалов для строительства, и, если подрядчику действительно удалось приобрести материалы дешевле, экономия относится на его счет. Судебные споры о распределении такой экономии – большая редкость (во многом из-за того, что заказчик даже не знает о том, что экономия имела место). Однако это правило действует только в случаях, когда подрядчик выполнил работы именно из тех материалов, которые учитывались при заключении договора и согласовании сметы. Если же подрядчик без согласования с заказчиком заменил предусмотренный сметой материал на более дешевый, вероятность возникновения между сторонами спора достаточно высока.
Как правило, суды исходят из того, что не согласованная с заказчиком замена материала на более дешевый (даже если подрядчик по правилам пункта 1 статьи 710 ГК РФ доказал, что такая замена не повлияла на качество работ), не может считаться экономией подрядчика. В этом случае работы подлежат оплате исходя из фактической, а не сметной стоимости использованных подрядчиком материалов[1]. Но бывали случаи, когда такую замену материала суды считали экономией подрядчика[2].
Аналогичный подход применяется арбитражными судами и в случаях, когда подрядчик устанавливает на объекте более дешевое оборудование вместо того, которое было согласовано при заключении договора[3].
Если же заказчик согласовал подрядчику замену материала на более дешевый, разница в сметной и фактической стоимости материала может быть взыскана с заказчика по требованию подрядчика в качестве экономии[4].
В ситуации, когда фактические расходы подрядчика оказались меньше тех, которые учитывались при заключении договора, из-за уменьшения объема выполненных работ, суды, как правило, не находят оснований для применения пункта 1 статьи 710 ГК РФ об экономии подрядчика, несмотря на то, что пункт 6 статьи 709 ГК РФ, определяющий последствия заключения договора на условиях твердой цены, запрещает заказчику требовать уменьшения цены договора, даже если при его заключении было невозможно точно определить подлежащий выполнению объем работ.
Такой подход согласуется с рассмотренной выше позицией ВАС РФ о твердой цене договора подряда, сформулированной в постановлениях Президиума ВАС РФ от 22.04.2014 № 19891/13 и от 13.05.2014 № 19371/13. Следуя этой позиции, арбитражные суды отмечают, что невыполненные подрядчиком работы экономией не являются, так как экономия связана с усилиями подрядчика по использованию более эффективных методов выполнения работы, либо произошла вследствие изменения на рынке цен на те же материалы и оборудование, которые учитывались при определении цены[5].
Аналогичный подход используется арбитражными судами в случаях, когда для выполнения работ подрядчиком было использовано меньшее количество материала по сравнению с тем, которое было предусмотрено сторонами при заключении договора[6].
Впрочем, иногда в судебной практике все-таки встречаются примеры, когда разница между ценой договора и сметной стоимостью фактически выполненных подрядчиком объемов работ при достигнутом результате (сдача заказчику полностью завершенного строительством объекта) квалифицируется как экономия подрядчика[7].
Применяя положения статьи 710 ГК РФ, арбитражные суды исходят из того, что экономия подрядчика может быть связана с использованием им более эффективных методов работы либо с изменением цен на материалы и оборудование, учтенных при определении цены. Однако в случаях, когда подрядчик, выполнивший работу иным способом по сравнению с тем, как он определен в договоре, требует взыскания с заказчика полученной экономии, результат рассмотрения спора тоже не является очевидным.
Согласно пункту 3 статьи 703 ГК РФ, если иное не предусмотрено договором, подрядчик самостоятельно определяет способы выполнения задания заказчика. В связи с этим пункт 1 статьи 715 и пункт 1 статьи 748 ГК РФ запрещает заказчику при осуществлении проверки хода и качества выполняемой подрядчиком работы вмешиваться в его оперативно-хозяйственную деятельность. В этой же связи пункт 1 статьи 751 ГК РФ возлагает на подрядчика обязанность при осуществлении строительства и связанных с ним работ соблюдать требования закона и иных правовых актов об охране окружающей среды и о безопасности строительных работ, а также ответственность за нарушение указанных требований.
Норма пункта 3 статьи 703 ГК РФ о самостоятельном выборе подрядчиком способа выполнения работ является диспозитивной, поэтому в договоре подряда стороны могут предусмотреть, что работа должна быть выполнена подрядчиком исключительно тем способом, который согласован при заключении договора, либо право заказчика давать подрядчику указания о конкретном способе выполнения работ. Кроме того, способ выполнения работ может быть предусмотрен технической документацией для строительства, которой подрядчик обязан следовать в силу пункта 1 статьи 743 ГК РФ.
Если указания заказчика о способе выполнения работы могут повлечь неблагоприятные последствия для заказчика, подрядчик как лицо, являющееся профессионалом в соответствующей сфере, согласно пункту 1 статьи 716 ГК РФ обязан немедленно предупредить об этом заказчика и приостановить выполнение работ.
Если цена договора подряда определяется сметой (пункт 3 статьи 709 ГК РФ), то при ее расчете стороны, как правило, исходят из определенного способа выполнения работ, который, в свою очередь, обусловливает их объем. Таким образом, при изменении подрядчиком способа выполнения работ изменяется и их объем – работы, которые изначально были заложены в смету, подрядчиком не выполняются, а вместо них выполняются другие работы.
Так, например, если, заключая договор на прокладку водопровода, стороны исходили из того, что подрядчик будет выполнять работы открытым способом (с рытьем, последующей засыпкой траншеи и выполнением благоустройства), а вместо этого подрядчик выполнил работы методом прокола (бестраншейный способ бурения с использованием специального оборудования), очевидно, что изменится объем работ: подрядчик не будет выполнять вскрытие и последующее восстановление асфальтового покрытия, земляные работы, связанные с рытьем и засыпкой траншеи, и т.п.), но зато выполнит работы, изначально не предусмотренные договором (подготовка котлованов, монтаж установки, горизонтальное бурение и т.п.). Однако, как указано выше, суды исходят из того, что невыполненные подрядчиком объемы работ (в данном случае, в первую очередь, земляные работы) не могут составлять его экономию по смыслу пункта 1 статьи 710 ГК РФ. В связи с этим в подобной ситуации велик риск того, что суд откажется взыскивать в пользу подрядчика в качестве экономии разницу в стоимости между подлежавшими выполнению и фактически выполненными работами. Именно таким образом, в частности, поступили суды при рассмотрении дела № А40-34186/11, отказав подрядчику в иске со ссылкой на то, что изменение способа выполнения работ не было согласовано с заказчиком, а невыполненные объемы работ не являются экономией подрядчика, предусмотренной статьей 710 ГК РФ[8].
Впрочем, в судебной практике встречаются и обратные примеры. Так, например, в Постановлении от 07.06.2016 по делу № А65-20509/2014 АС Поволжского округа признал экономией подрядчика разницу в стоимости между полуавтоматической и ручной электродуговой сваркой, установив, что выполнение сварочных работ методом полуавтоматической сварки не повлияло на качество их результата[9]. Аналогичный подход был применен ФАС Центрального округа при рассмотрении дела № А14-6307/2010, в котором суд пришел к выводу о том, что выполнение работ по удалению аварийных деревьев с использованием телескопической вышки (вместо предусмотренного сметой гидроподъемника) не привело к изменению твердой цены договора[10].
Если подрядчик понимает, что изменение им способа выполнения работ может повлечь за собой риск неоплаты фактически невыполненных объемов, он вряд ли будет стремиться к поиску более эффективных решений поставленной перед ним задачи. В этой связи при заключении договора сторонам целесообразно оговорить порядок изменения способа выполнения работ, разумно ограничив свободу подрядчика, а также определив порядок распределения полученной в результате этого экономии.
В любом случае, взаимосвязанные положения пункта 6 статьи 709 и пункта 1 статьи 710 ГК РФ нуждаются в обстоятельном толковании на уровне судебных актов Верховного Суда РФ. И крайне важно, чтобы такое толкование не осложнялось публично-правовыми элементами государственного (муниципального) заказа.
Решить проблему завышения объемов работ по государственным (муниципальным) контрактам с юридической точки зрения на самом деле очень просто. Достаточно в законе о госзакупках предусмотреть, что государственные и муниципальные контракты заключаются на условиях максимальной гарантированной цены, когда заказчик платит за фактически выполненные подрядчиком объемы работ, но не свыше определенной договором предельной величины. По такой модели иногда структурируются договоры между коммерческими организациями, что не противоречит положениям статей 709 и 710 ГК РФ о цене договора подряда и экономии подрядчика.
[1] См., напр.: Постановление АС Западно-Сибирского округа от 22.12.2014 по делу № А70-5025/2014, постановление АС Северо-Кавказского округа от 05.11.2015 по делу № А53-22424/2014.
[2] См.: Постановление ФАС Волго-Вятского округа от 28.04.2011 по делу № А43-6770/2010.
[3] См., напр.: Постановление АС Волго-Вятского округа от 30.06.2016 по делу № А43-12868/2015.
[4] См.: Постановление АС Восточно-Сибирского округа от 28.06.2017 по делу № А33-21819/2016.
[5] См,: Постановление АС Волго-Вятского округа от 03.03.2016 по делу № А82-5955/2015, Постановление АС Восточно-Сибирского округа от 28.06.2017 по делу № А33-21819/2016, Постановление АС Дальневосточного округа от 08.06.2015 Ф03-1912/2015 по делу № А59-1492/2014, Постановление АС Московского округа от 14.04.2016 по делу № А40-49352/14, Постановление АС Северо-Западного округа от 23.05.2017 по делу № А56-24366/2016 и др.
[6] См., напр.: Постановление АС Дальневосточного округа от 22.03.2017 по делу № А59-113/2016.
[7] См., напр.: Постановление АС Центрального округа от 28.01.2015 по делу № А36-518/2014.
[8] Постановление ФАС Московского округа от 22.03.2013 по делу № А40-34186/11.
[9] Постановление Арбитражного суда Поволжского округа от 07.06.2016 по делу № А65-20509/2014.
[10] Постановление ФАС Центрального округа от 07.06.2011 по делу N А14-6307/2010/176/36.
Источник: zakon.ru
ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЗДАНИЙ И ИХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Здания и сооружения в процессе эксплуатации подвергаются воздействию агрессивных сред природного и техногенного характера. В результате указанных воздействий происходит изменение первоначальных свойств материалов конструкций и инженерного оборудования. В зависимости от того, какие именно параметры материалов изменяются под воздействием внешних факторов, различают две формы изменений — старение и износ.
Старение — это процесс изменения физико-химических свойств материала конструктивного элемента при длительной естественной выдержке, т.е. в результате воздействия на конструкцию окружающей среды, механических нагрузок, связанных с технологическими процессами в здании. Старение материала предшествует его разрушению. Оно носит необратимый характер. Разрушение конструкции под воздействием нагрузок происходит в месте наиболее опасного дефекта. В отличие от нагрузок факторы окружающей среды действуют равномерно или избирательно в одном или нескольких местах конструкции и сопровождаются интенсивным физическим износом.
Износ — это изменение размеров, формы, массы технического объекта или состояния его поверхности вследствие остаточной деформации от постоянно действующих нагрузок либо из-за разрушений поверхностного слоя.
Вследствие старения и износа наступает разрушение материала конструкции. Различают три случая разрушения: 1) большие статические или динамические нагрузки вызывают значительные, превышающие допустимые напряжения в материале; 2) совместное воздействие механических нагрузок и факторов окружающей среды, каждый из которых активизирует общее воздействие; 3) значительная агрессивность окружающей среды при малых напряжениях от статических или динамических нагрузок приводит к разрушению. Наиболее значимы в разрушении материала факторы окружающей среды. Механические нагрузки приводят к активизации процессов, связанных с воздействием окружающей среды.
В условиях эксплуатации сооружений обычно наблюдаются второй и третий случаи разрушения конструкций.
Значительное влияние на износ конструкции оказывает микроструктура материала.
Вещества в природе, как известно, находятся в четырех агрегатных состояниях: жидком, твердом, газообразном и плазменном. Материалы, применяемые для конструкций зданий, твердые, поэтому в отличие от газов и жидкостей они обладают упругостью. При изменении формы тела под действием внешних сил возникают силы упругости, стремящиеся возвратить его в первоначальное состояние.
Существуют две разновидности агрегатного состояния твердого тела — аморфная и кристаллическая. Аморфные тела можно рассматривать как жидкости с высоким коэффициентом вязкости. Аморфные тела не имеют четко выраженной температуры плавления.
Молекулы расположены беспорядочно, и вещество изотропно, т.е. имеет одинаковые физические свойства по всем направлениям, по отношению к которым они определены. Кристаллами называют твердые тела, обладающие упорядоченной трехмерной периодической пространственной атомной структурой и имеющие вследствие этого при определенных условиях образования форму многогранников. Кристаллическое состояние — это термодинамическое равновесное состояние твердого тела. Каждой твердой фазе фиксированного химического состава соответствует одна определенная кристаллическая структура. Кристалл может и не иметь форму многогранника, но он обладает рядом физических свойств, которые отличают его от аморфного тела. Характерные свойства кристаллических веществ:
- 1) однородность (в любых участках тела свойства тождественны). Некоторые свойства (скалярные) не зависят от направления в материале: теплоемкость, плотность; ряд свойств зависит от направления, по отношению к которому они определены: теплопроводность, диэлектрическая и магнитная проницаемость, преломление света. Такая зависимость называется анизотропной. Анизотропия свойственна поликристаллитам, жидким кристаллам, природным и синтетическим полимерным веществам;
- 2) симметричность, т.е. они обладают свойством совмещаться в разных положениях с исходным.
Наименьшее число атомов кристалла, сохраняющее при уменьшении его размеров свойственную данному кристаллу симметрию, называется элементарной ячейкой. Из таких ячеек слагается кристаллизационная решетка твердого тела, состоящая из огромного числа атомов. Атомы (ионы) образуют узлы кристаллической решетки. Промежутки между узлами называют междоузлиями.
Кристаллическую решетку можно рассматривать как совокупность миллиардов приложенных друг к другу элементарных ячеек. Большинство природных и синтетических твердых тел — поликристаллические, т.е. представляют собой агрегаты хаотически ориентированных мелких кристалликов разного размера и неправильной формы, которые называют кристаллитами или кристаллическими зернами. Свойства поликристаллитов определяются свойствами кристалликов, из которых они образованы, величиной, взаимным расположением и силами их взаимодействия. Чтобы выявить отличие от поликристаллов, крупные кристаллы обычно называют монокристаллами.
Классификация кристаллов по типам кристаллических решеток дает представление о геометрической характеристике кристалла. Физические характеристики материала зависят от природы сил, удерживающих атомы (молекулы, ионы) в узлах решетки. В зависимости от физической природы этих сил различают четыре типа кристаллических решеток: ионные, атомные, металлические и молекулярные.
В узлах ионных решеток чередуются положительные и отрицательные ионы, электростатические силы притяжения, между которыми больше сил отталкивания. Поэтому такие решетки стабильны, что характерно для материалов неорганического происхождения.
Преобладание сил притяжения между разноименными ионами над силами отталкивания наблюдается только в том случае, если расстояние между центрами ионов больше суммы ионных радиусов. Малейшее уменьшение этого расстояния вызывает значительное преобладание сил отталкивания электронных сфер, что дает основание рассматривать модель ионов как твердые шары. Число ионов противоположного знака, составляющих ближайшее окружение данного иона в кристалле, называется координационным числом (отношение радиусов разноименных ионов). С повышением температуры радиусы разноименных ионов меняются неодинаково (радиус аниона увеличивается быстрее, чем катиона), что вызывает изменение координационного числа и перестройку кристаллической решетки. При этих изменениях возникают дополнительные напряжения в материале, часто сопровождающиеся деформациями в виде микротрещин, особенно на границе кристаллических зерен, составляющих блочную структуру материала.
Структурные единицы атомных решеток — нейтральные атомы, ковалентно связанные друг с другом при образовании общей пары валентных электронов (по одному от каждого атома). Такие электроны называются общественными, так как при малых расстояниях между атомами вероятность нахождения электрона на орбите «чужого» атома очень велика.
При ковалентной связи ярко выражено направление взаимодействия между элементарными частицами. Такую связь имеют углерод и кремний. Сила связи между атомами значительно снижается с увеличением расстояния между ними. Все элементы при кристаллизации могут иметь разные модификации, существующие в определенных диапазонах температуры и давления.
Способность одного и того же вещества кристаллизоваться в различных кристаллических структурах называется полиморфизмом. Например, олово может быть в двух модификациях я-Бп (серое) и Ь-Ъп (белое). Полиморфное превращение одной модификации в другую происходит при определенных условиях давления и температуры. Процесс перекристаллизации в этих условиях неизбежен, так как он обусловлен стремлением вещества находиться в устойчивом термодинамическом состоянии. Перекристаллизация связана с возникновением внутренних напряжений в материале конструкции или на границе вновь образовавшихся кристаллических блоков и раздела в композиционных материалах.
Узлы металлических решеток заняты положительно заряженными ионами, в междоузлиях находятся подвижные электроны. Радиус иона значительно больше в металле, чем в другом соединении. Особенность металлических связей объясняется тем, что узлы решетки расположены очень близко друг к другу и валентные электроны переходят от одного атома к другому, образуя в общей массе так называемый электронный газ. Под влиянием стягивающих сил взаимодействия электронов с ионами и оттал-
кивающих сил между ионами последние располагаются на фиксированном равном расстоянии друг от друга. Большинство металлов обладают полиморфизмом. Характер металлических связей обусловливает многие физические характеристики металлов: пластичность, электропроводность, коррозионную стойкость и др.
В узлах молекулярных решеток находятся молекулы, связанные ван-дер-ваальсовыми силами притяжения. Различают три типа взаимодействия: ориентационный, индукционный, дисперсный. В кристаллах могут одновременно проявляться все три типа взаимодействия. Молекулярные силы значительно слабее кулоновских, поэтому молекулярная связь легко разрушается при повышении температуры. Молекулярная связь имеется во многих органических веществах.
Дефекты кристаллов — это несовершенство кристаллического строения, нарушение периодического расположения частиц в узлах кристаллической решетки. Дефекты подразделяются на нуль-мерные (точечные), одномерные и двумерные. К нуль-мер-ным относятся энергетические, электронные и атомные.
Энергетические дефекты появляются вследствие искажения кристаллической решетки, вызванного тепловым движением элементарных частиц в ее узлах. При повышении температуры частицы, обладая кинетической энергией, отклоняются от среднего положения, т.е. расстояние между узлами кристаллической решетки увеличивается.
Линейная зависимость теплового расширения справедлива для реального материала, представляющего блочную структуру — поликристаллическое тело. Отдельные блоки — монокристаллы обладают анизотропностью теплового расширения, что вызывает на границах зерен неодинаковые линейные расширения, сопровождающиеся деформациями с образованием микротрещин.
Так, у кристаллов кальцита при нагревании по одной оси происходит расширение, по двум другим — сжатие. К энергетическим дефектам кристаллов относятся также временные несовершенства решетки, вызываемые взаимодействием радиации (света, рентгеновского излучения и др.). Атомные дефекты проявляются в виде вакантных узлов, внедрения атома в междоузлие, замещения атома материала чужеродным атомом или ионом. К линейным дефектам относятся краевая и винтовая дислокация. К двумерным дефектам относятся границы между зернами кристаллов, ряды линейных дислокаций и др. Энергия раздела на зо
границе кристаллических блоков или зерен зависит от силы взаимодействия между ними, а также угла разориентирования систем. Поверхность раздела между зернами получает равновесную форму в процессе производства изделий. Дефекты такого типа образуются обычно в бетонных и керамических изделиях при термической обработке.
Если граница раздела происходит внутри материала, то силы взаимодействия могут вызвать образование микропор или микротрещин. Точечные дефекты имеются в любом кристалле, они могут появляться и исчезать под действием тепловых флуктуаций. Даже небольшая концентрация точечных дефектов вызывает значительные изменения физических характеристик материала.
Дислокации, являющиеся протяженными дефектами кристалла, охватывают большое число узлов решетки. Они могут взаимодействовать с точечными дефектами, при этом их рост тормозится или усиливается. Число дислокаций не зависит от температуры материала.
Причиной низкой прочности строительных материалов является наличие трещин, возникающих либо до приложения механических нагрузок, либо в процессе нагружения и эксплуатации. Наибольшее распространение в строительстве получили хрупкие материалы, обладающие малой вязкостью.
Рассмотрим влияние агрессивности окружающей среды на разрушение материала. Факторы окружающей среды действуют равномерно или избирательно в одном или нескольких местах конструкции. Чаще всего такие процессы не вызывают немедленного разрушения, но сопровождаются интенсивным физическим износом материала конструкции.
Интенсивность действия среды на процессы износа и разрушения материалов конструкций в значительной степени зависит от состояния окружающей среды. В одних случаях конструкции из одинаковых материалов служат надежно много лет, а в других случаях быстро выходят из строя. Чтобы понять причины износа, нужно проанализировать воздействия, которым подвергаются сооружения в процессе службы.
Факторы, вызывающие износ конструкций, указаны на рис. 3.1.
К наиболее активным средам, вызывающих ускоренный износ конструкций, относятся:
- • солнечная радиация. Радиация, падающая на конструкцию, частично поглощается материалом, повышая его температуру, частично отражается. Бетонные, каменные, силикатные конст-
- 0)
Рис. 3.1. Факторы, вызывающие износ и старение конструкций здания:
а — виды воздействий:
А — со стороны подземной части здания; Б — атмосферные явления;
В — технологическая среда; Г — техногенные; б — структурная схема воздействия на здание агрессивных факторов
рукции состоят из веществ, имеющих неодинаковую кристаллическую структуру и обладающих анизотропностью физических свойств в разных направлениях при наложении энергетического поля. Поэтому действие солнечной радиации вызывает значительные напряжения в теле конструкций, связанные с радиационной амплитудой;
- • атмосферная среда — наличие в воздухе различных примесей, смена положительных и отрицательных температур, ветер, осадки в виде дождя и снега, ультрафиолетовые лучи, озон. К природным загрязнителям атмосферы относятся: пыль от эрозии почвы и горных пород; пыль растительного, вулканического и космического происхождения; капельно-жидкая вода (туман) и частицы морской соли; вулканические газы; газы от пожаров; продукты растительного, животного и микробиологического происхождения. Естественные процессы гниения, брожения и разложения органических веществ сопровождаются образованием угольной кислоты, сернистых соединений, метана, органических кислот, аммиака, сероводорода, взаимодействующих со строительными конструкциями;
- • капиллярная влага. Чистая вода влияет на износ конструкций как поверхностно-активное вещество или как растворитель. В капиллярах твердого тела жидкость имеет различную плотность из-за растворения материала конструкции. В этом случае наблюдается явление осмоса: переход жидкости из области меньшей плотности в область большей плотности через перегородки капилляров. В теле материала возникает давление, которое тем больше, чем выше температура жидкости в порах и чем меньше объем раствора, создающего давление. Возникновение осмотического давления приводит к напряжениям, которые, в свою очередь, ведут к разрушению материала.
При всем многообразии гидроизоляционных материалов их можно разделить на две группы: традиционные (приклеиваемые рулоны; обмазочные, окрасочные, сварные) и проникающего действия (на основе минерального сырья). Недостатком традиционных групп является то, что, создавая плотную защитную пленку, они работают отдельно от самой защищаемой конструкции из-за несовместимости реологических деформативно-проч-ностных свойств. Более перспективными являются материалы проникающего действия. Разработанные на основе минерального сырья сухие смеси представляют собой композиционный мате-зз
риал из цемента, песка с химически активными компонентами. При затворении водой и нанесении на поверхность бетона происходят сложные физико-химические процессы, в результате которых формируются малорастворимые и нерастворимые нитевидные кристаллические новообразования, заполняющие (кальма-тирующие) микротрещины, поры и капилляры, уплотняющие структуру бетона. Глубина проникновения таких составов может достигать 100 мм и более в зависимости от плотности бетона. Благодаря предотвращению поступления влаги извне в тело бетона, покрытого защитным составом, повышается его морозостойкость;
• грунтовая среда. Как известно, горные породы и почвы имеют пористую структуру, заполненную газами и водой. Наибольшее влияние на износ подземных строительных конструкций оказывают находящиеся в грунте метан, тяжелые углеводороды, радон.
Перед началом работ по защите материалов конструкции следует выявить природу явления, вызвавшего сырость, так как от этого зависит выбор технического решения;
• биологическая среда. Материалы разрушаются под действием среды, создаваемой грибками. Биоповреждения следует рассматривать как эколого-технологическую проблему, так как биоповреждающие агенты являются биокомпонентами среды (экологический фактор).
В то же время объектами повреждений могут быть материалы, конструкции, технические устройства, транспортные средства, технологический фактор. Важнейшим компонентом биоповреждающей ситуации являются живые организмы. Круг биоповреждающих агентов довольно широк — от бактерий, грибов, лишайников, мхов, высших растений, кишечнополостных до рыб, птиц и млекопитающих.
Более 40% общего объема биоповреждений связано с деятельностью почти всех групп микроорганизмов (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли). Характер вызываемых повреждений определяется эксплуатационными условиями, в которых оказываются тот или иной материал или конструкция.
Интенсивность взаимодействия материалов и экологических факторов зависит не только от их природы, но и от условий контакта, скорости движения и напора жидких и газообразных сред, температуры, силовых нагрузок и др. Например, на предприятиях кожевенной, пищевой, мясомолочной промышленности и в животноводческих помещениях из-за высокой температуры, влажности, повышенного содержания солей, соединений серы и азота, наличия органических веществ на поверхности строительных конструкций активно развиваются бактерии и грибы.
На поверхностях морских и речных гидротехнических сооружений возникают биологические обрастания — водоросли и животные-обрастатели, преимущественно в виде моллюсков. Физический, химический и биологический факторы коррозии строительных растворов и бетонов находятся в тесной взаимосвязи.
Так как бетон является капиллярно-пористым телом, на его поверхности имеются микротрещины. Колонии микроорганизмов поселяются на поверхности и затем распространяются вглубь, вызывая коррозионные процессы. Основные процессы разрушения обусловлены действием кислот, выделяемых в процессе жизнедеятельности микроорганизмов.
В благоприятных условиях (высокой относительной влажности воздуха ф = 85%, температуре 20—30°С и застое воздуха) споры прорастают. Наружная оболочка споры разрывается, и из нее начинает расти гифа, невидимая невооруженным глазом. Надежным доказательством начала поражения древесины грибами является присутствие в ней гифов гриба — тонких простых или ветвящихся нитей, из которых формируется тело гриба. В процессе роста гифы сильно разветвляются и образуют первичную грибницу, состоящую из тонкостенных многоклеточных гиф.
Домовый гриб является самым опасным врагом деревянных конструкций. Процесс полного разрушения древесины этими видами грибов может произойти в течение 1 — 1,5 лет, если конструкция эксплуатируется в благоприятных для развития грибов условиях. Такими условиями являются: влажность не ниже 25%, температура воздуха 18—30°С, слабое проветривание места установки деревянной конструкции, отсутствие освещения.
Понижение и повышение температуры, также как и уменьшение влажности, замедляют рост большинства видов грибков. При температуре ниже 7 и выше 40°С грибки практически перестают развиваться, но не погибают.
Для многих строительных конструкций опасен особый вид грибков — плесень, которая в процессе жизнедеятельности использует для питания наиболее доступные вещества: лакокрасочные материалы, скопление органической пыли на поверхности конструкции и др. Несмотря на то что плесень состоит на 90% из воды, она очень гигроскопична и способна поглощать влагу из атмосферного воздуха;
• искусственные технологические процессы. Техногенные загрязнители атмосферы (сжигание жидкого и твердого топлива в ТЭЦ, выбросы от автотранспорта и промышленных предприятий) в значительной степени влияют на износ строительных конструкций.
Источник: studref.com