Стройка. Строительство и ремонт. Ижевск
Фирмы Товары Бренды Центры Новости Статьи Персоны Карта Объявления Поиск О проекте
Статьи - Строительные материалы - Теплоизоляция, гидроизоляция, шумоизоляция
 
Ижевск, 12.10.2009

Коррозия и защита железобетонных конструкций в системе водоснабжения и водоочистки



Широкое применение бетонных и железобе­тонных конструкций при строительстве зданий и сооружений водоснаб­жения, водоотведения и водоочистки выдвигает на первый план пробле­му обеспечения их долго­вечности.
Указанные конструк­ции относятся к долговре­менным и дорогостоящим сооружениям, которые должны служить не одно­му поколению людей. Поэтому к ним практиче­ски не применимо поня­тие морального износа. Рассмотрим некоторые сооружения систем водо­снабжения и водоочистки.
 
Водопроводные станции.
Железобе­тонные резервуары для очистки и хранения литьевой воды в составе водопроводных станций используются в нашей стране более 70 лет. Как правило, резервуары частично или полностью заглублены в землю. Сверху резервуары защищены от размораживания споем фунта толщиной около 1 м. Наиболее часто обследуемыми сооружениями водопро­водных станций являются отстойники и ре­зервуары для питьевой воды. По санитарным нормам, не допускается попадание в резер­вуары фунтовых вод. Утечка из резервуара воды в грунт способна повредить основание сооружения.
Отстойники представляют собой 3-секционные сборно-монолитные емкост­ные сооружения глубиной около 5 м и предна­значены для образования и хранения осадка, выделяющегося при введении в очищаемую воду специальных реагентов-коагулянтов: сульфата алюминия и/или оксихлорида алю­миния. Часовая подача воды по отстойнику составляет около 800 м³.
Резервуары для хранения питьевой воды представляют собой железобетонные сооружения из монолитного бетона глубиной около 5 м. Перекрытие плоское, безбалочное, опирается на сборные железобетонные колонны. Резервуары разделены на секции железобетонными перегородками.
Железобетонные конструкции резервуа­ров в основной период эксплуатации подвер­гаются воздействию чистой воды, а в периоды профилактической очистки действию хлора, гипохлорита натрия и других химических веществ. В зоне выше уровня воды конструкции постоянно подвергаются воздействию углекислого газа из воздуха.
По содержанию сульфатов, хлоридов и величине рН степень воздействия воды на бетонные и железобетонные конструкции отстойников и резервуаров для питьевой воды оценивается как неагрессивная.

Железобетонные резервуары для очистки и хранения литьевой воды в составе водопроводных станций используются в нашей стране более 70 лет. Как правило, резервуары частично или полностью заглублены в землю. Сверху резервуары защищены от размораживания споем фунта толщиной около 1 м. Наиболее часто обследуемыми сооружениями водопроводных станций являются отстойники и резервуары для питьевой воды.

Но при этом действие питьевой воды на железобетонные конструкции проявляется в виде следующих процессов:
- выщелачивание водой гидроксида кальция из состава цементного камня, вызывающее разуплотнение бетона в поверхностных слоях;
- взаимодействие растворенной в воде углекислоты с гидроксидом кальция из состава цементного камня с образованием растворимого бикарбоната кальция;
- взаимодействие хлора со щелочными компонентами цементного камня (гидроксидом, гидросиликатами и гидроалюминатами кальция) с образованием в качестве конечного продукта хлорида кальция, что приводит к растворению цементного камня в поверхностном слое бетона, а при содержании хлоридов более 0,5 % от массы цемента в бетоне вызывает коррозию стальной арматуры;
- карбонизация бетона углекислым газом воздуха  вызывает образование карбоната
кальция. В определенных условиях образующийся карбонат может заполнять трещины и поры бетона, разрывая их изнутри. Как было установлено обследованиями отстойников, глубина карбонизации бетона велика. За 20-30 лет эксплуатации она не только достигает поверхности арматуры, но и распространяет­ся на всю толщину бетона.
В большинстве случаев внутренние поверхности резервуаров, построенные более 20 лет назад, должны иметь защит­ный слой, выполненный из торкретбетона. Обследования показывают, что за период эксплуатации торкретбетон разрушается основательно. За разрушенным споем тор­кретбетона находится размягченный слой бетона. При нормальной толщине защит­ного слоя (15-20 мм) стальная арматура не должна иметь следов коррозии и коррози­рует, если толщина защитного слоя умень­шена против проектной на 5 мм. В этом слу­чае требуется удаление оставшихся следов торкретбетона и выполнение гидроизоляции несущей части сооружения.
Наибольшее деструктивное действие на железобетонные конструкции отстойников и резервуаров для питьевой воды оказывает сквозная фильтрация воды в трещинах дни­ща, стен и покрытия. Причиной образования трещин являются как температурные дефор­мации отдельных железобетонных элемен­тов, так и деформации всего сооружения, вызванные неравномерной осадкой грунта. Подвод растворенного кислорода, нейтра­лизация стенок трещин в бетоне (снижение рН) создают условия для образования галь­ванической пары на поверхности арматуры с анодом в трещине. В этих условиях в трещине сталь растворяется, в то время как в прилежащем к трещине бетоне сталь остается пас­сивной. В результате интенсивной коррозии наблюдается обрыв арматуры а трещинах.
Ремонтно-восстановительные работы в отстойниках и резервуарах питьевой воды включают операции по восстановлению сечения стальной арматуры, заделке тре­щин с применением современных шовных гидроизоляционных материалов, восста­новлению защитного слоя бетона путем использования ремонтных составов и го защите железобетонных конструкций от вы­щелачивающего воздействия воды.
Станции аэрации представляют со­бой огромный комплекс зданий и очистных сооружений. Обычно на комплексах очистных сооружений применена технологическая схема очистки сточных вод, включающая сооружения механической очистки (решетки, песколов­ки, первичные отстойники) и биологической очистки (аэростанки, вторичные отстойники). Из наиболее повреждаемых сооружений станций аэрации являются первичные и вторичные от­стойники, песколовки, каналы и аэротанки.
Отстойники первичные и вторичные представляют собой круглые железобетон­ные сооружения, заглубленные в грунте. Отстойники возвышаются над поверхностью грунта на 0,5-0,8 м. Обычно стены отстойни­ков выполняются из сборных железобетонных блоков, центральная часть — из монолитного железобетона. В первичных отстойниках про­исходит гравитационное осаждение основной части взвешенных загрязнений сточных вод и флотация плавающих веществ. Во вторичных отстойниках происходит отстаивание иловой смеси, поступающей из аэротанков, и отделе­ние активного ила от очищенной воды.
Аэротанки в плане представляют собой прямоугольные железобетонные сооружения с перегородками, частично заглубленные в грунте. Сооружения сборно-монолитные с поперечными деформационными швами. Процесс очистки в аэротанках основан на биологической деструкции (окислении) рас­творенных и нерастворенных органических соединении саморегулирующимся консорциу­мом различных микроорганизмов (активным илом). Для создания оптимальных условий жизнедеятельности микроорганизмов активного ила и перемешивания образованной им с водой иловой смеси в аэротанки по аэрационной системе подается сжатый воздух.
Основное агрессивное воздействие на железобетонные конструкции сооружений станций аэрации оказывает очищаемая вода, содержащая аммонийные соли, сульфаты, хлориды, сероводород, сульфиды и нефте­продукты.
В условиях эксплуатации отстойников, песколовок, каналов и аэротанков бетон под­вергается повреждению за счет выщелачива­ния. Выщелачивание понижает содержание основных (щелочных) соединений в бетоне, приводит к снижению рН, что вызывает кор­розию стальной арматуры. Выщелачивание наиболее опасно в тонкостенных конструкци­ях (перегородки аэротанков), когда составля­ющие цементного камня могут растворяться и вымываться водой.

В большинстве случаев внутренние поверхности резервуаров, построенные более 20 лет назад, должны иметь защитный слой, выполненный из торкретбетона. Обследования показывают, что за период эксплуатации торкретбетон разрушается основательно. За разрушенным споем торкретбетона находится размягченный слой бетона.

Существенное влияние на протекание процессов выщелачивания оказывает хими­ческий состав очищаемой воды. Присутствие в воде солей, повышающих ионную сипу рас­твора, увеличивает выщелачивание Са(ОН)2;.
Наличие в аэрируемых стоках пузырьков воздуха, содержащих кислород и углекислый газ, большая скорость омывания поверхности конструкций аэротанков водой потенциально создают условия для возникновения процес­сов разрушения бетона и арматуры в под­водной зоне аэротанков. Активная аэрация воды воздухом вызывает ускоренную карбо­низацию бетона, следствием чего является утрата бетоном защитного действия по отно­шению к стали и развитие коррозии стальной арматуры.
Кроме того, сточные воды на входе в очистные сооружения характеризуются высо­ким показателем биологического (БПК5) и хи­мического (ХПК) потребления кислорода, что может отрицательно сказаться на стойкости бетона при условии развития в нем процессов микробиологической коррозии.
Карбонизация бетона является одной из наиболее распространенных причин коррозии железобетона в конструкциях зданий и соору­жений станций аэрации. Под карбонизацией понимают процесс взаимодействия бетона с углекислым газом, в результате которого гидроксид кальция цементного камня вступает в химическое взаимодействие с углекислым газом и образует карбонат кальция. Карбони­зация сопровождается снижением рН жидкой фазы, разложением силикатов и алюминатов кальция, потерей пассивирующего действия бетона по отношению к стальной арматуре, развитием коррозии последней, снижением несущей способности конструкции и иногда ее разрушением.
Климатические факторы активно влияют на скорость карбонизации бетона. К таким факторам относятся влажность и температу­ра воздуха, частота и интенсивность атмос­ферных осадков (дождь, роса), скорость и направление ветра, нагрев поверхности солн­цем. Определенное значение может иметь микроклимат сооружения.
Таким образом, в условиях эксплуатации конструкций зданий и сооружений станции аэ­рации основным агрессивным газом является углекислый газ, а основной вид повреждения железобетона в газовой среде станции аэра­ции — карбонизация защитного слоя бетона и вызванная этим процессом коррозия сталь­ной арматуры. В песколовках агрессивное воздействие водной среды дополняется ис­тирающим действием песка на поверхность железобетонных конструкций.
Основным способом защиты бетона от карбонизации является понижение его прони­цаемости до уровня, оцениваемого марками по водонепроницаемости W8 и более.
Надземная (надводная) часть соору­жений аэротанков, песколовок, каналов, отстойников подвергается воздействию тем­пературы и влаги окружающей среды, кон­денсата и атмосферных осадков. В летнее время надземная часть подвергается воз­действию солнечной радиации, увлажнению и высушиванию, в зимнее время — цикличе­скому замораживанию и оттаиванию. Кроме того, надземная часть указанных сооружений работает в условиях капиллярного подсоса воды из грунта и сточных вод из сооружений. Обширные исследования бетона в различных температурных условиях показывают, что периодическое замораживание и оттаивание негативно влияет на прочность бетона. В этих условиях наиболее быстрое повреждение наступает, если бетон находится в водонасыщенном состоянии. Образование в бетоне трещин под воздействием механических на­грузок, температурно-влажностных деформа­ций и других причин способствует быстрому насыщению бетона водой и ускоренному разрушению его в условиях знакопеременных температур.
Большие градиенты температуры и влаж­ности в надземной зоне стен аэротанков, кана­лов и отстойников по отношению к подводной зоне создают предпосылки к возникновению трещин в бетоне и разрушению швов между плитами стен вследствие температурных и усадочных деформаций. Для указанных соо­ружений характерно В условиях эксплуатации аэротанков, каналов и отстойников эффективным и сравнительно простым способом повышения морозостойкости и водонепроницаемости бетона является применение технологий с использованием систем материалов проникающего гидроизоляционного действия и ремонтных составов.размораживание бетона в холодный период года.
Бетон в надземной и надводной части стен, перегородок, пешеходных мостиков конструкций аэротанков, песколовок, каналов и отстойников подвергается в водонасыщенном состоянии попеременному оттаиванию и замораживанию. В этом случае основной при­чиной повреждений является недостаточная морозостойкость бетона.
Несовершенство нормативной базы, недостатки проектирования, дефекты изго­товления конструкций способствуют раннему повреждению конструкций.
В условиях эксплуатации аэротанков, ка­налов и отстойников эффективным и сравни­тельно простым способом повышения моро­зостойкости и водонепроницаемости бетона является применение технологий с исполь­зованием систем материалов проникающего гидроизоляционного действия и ремонтных составов.

За последние годы с помощью мате­риалов системы «Пенетрон» выполнены работы для МУП «Водоканал» различных городов: Екатеринбурга, Москвы, Санкт-Петербурга, Дзержинска, Клина. Челябин­ска, Бердска, Ханты-Мансийска, Томска. Магнитогорска. Сыктывкара. Ачинска. Минска, Тулы, Владивостока, Златоуста. Юганска и др.

 
Материал предоставлен ООО «АСПЕКТ» , г. Ижевск.
Бренд: Penetron.
Подраздел: Теплоизоляция, гидроизоляция, шумоизоляция
 
все фирмы подраздела
все бренды подраздела
все статьи подраздела
все тендеры подраздела
Статьи - Строительные материалы - Теплоизоляция, гидроизоляция, шумоизоляция

Предложения партнеров








Яндекс цитирования Rambler's Top100


© 2003-2018 «Ижмедиа»
тел. (3412) 56-77-06
e-mail:
Автор и руководитель проекта
Алексей Беляев