Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние вопроса обеспечения долговечности железобетонных конструкций канализационных сетей 8
1.1. Состояние и перспективы развития подземных сооружений систем канализования 8
1.2. Технические характеристики основных типов подземных сооружений канализации 11
1.2.1. Общая классификация подземных сооружений 11
1.2.2. Конструктивные решения 12
1.2.3. Требования к материалам и конструкциям 17
1.2.4. Анализ работ по обследованию технического состояния железобетонных конструкций 17
1.3. Характеристика агрессивности эксплуатационной среды 18
1.3.1. Сточные воды 18
1.3.2. Газовоздушная среда 20
1.3.3. Микробиологический фактор коррозии 24
1.4. Анализ нормативных документов по защите железобетонных конструкций от коррозии 32
1.4.1. Требования к первичной защите 35
1.4.2. Требования к вторичной защите 36
1.5. Современные методы защиты железобетонных конструкций 39
1.5.1. Первичная защита 39
1.5.2. Вторичная защита 39
1.5.3. Современные материалы и способы строительства коллекторов 49
1.5.4. Способы борьбы с сероводородной коррозией 51
1.6. Экологическая безопасность железобетонных канализационных сооружений 56
1.7. Математические модели процесса коррозии бетона 57
1.8. Задачи исследований 59
ГЛАВА 2. Материалы и методики 60
2.1. Характеристика материалов, примененных для исследований 60
2.1.1. Цемент 60
2.1.2. Песок 60
2.1.3. Добавки 61
2.1.4. Сухие смеси 63
2.2. Методики физико-механических испытаний 67
2.3. Методики физико-химических исследований 68
2.3.1. Рентгенофазовый анализ 69
2.3.2. Химический анализ продуктов коррозии бетона 69
2.3.2. Кислотостойкость 69
ГЛАВА 3. Физико-механические и физико-химические исследования 70
3.1. Физико-механические испытания 70
3.2. Физико-химические испытания 75
3.2.1. Рентгенофазовый и дифференциально-термический анализ 75
3.2.2. Химический анализ 77
3.2.3. Кислотостойкость 80
ГЛАВА 4. Оценка технического состояния железобетонных конструкций подземных сооружений канализации по результатам натурных обследований 82
4.1. Критерии техничекого состояния конструкций 83
4.2. Техническое состояние линейной части систем канализования (коллекторов) 90
4.3. Техническое состояние камер гашения напора 97
4.4. Техническое состояние канализационных насосных станций 100
4.5. Характеристика эксплуатационной среды 102
4.6. Особенности деструктивных процессов 103
4.7. Основные факторы, влияющие на развитие биогенной коррозии бетона 109
ГЛАВА 5. Прогноз долговечности железобетонных конструкций 114
5.1. Математические модели коррозии 114
5.1.1. Коррозия без образования буферного слоя 114
5.1.2. Коррозия с образованием буферного слоя 115
5.2. Определение значений констант скорости коррозии 117
5.2.1. По результатам обследований 117
5.2.2. По результатам лабораторных исследований 120
5.3. Обеспечение долговечности железобетонных конструкций на эксплуатирующихся объектах 121
5.4. Обеспечение долговечности железобетонных конструкций при новом строительстве 124
5.5. Рекомендации по обеспечению долговечности камер и колодцев при строительстве новых объектов 127
ГЛАВА 6. Внедрение результатов исследований и их .экономическая эффективность 128
6.1. Внедрение результатов исследований 128
6.1.1. Канализационные коллекторы 128
6.1.2. Камеры гашения 130
6.1.3. Канализационные насосные станции 133
6.2. Экономическая эффективность исследований 134
Общие выводы 137
Литература 139
Приложения 148
- Конструктивные решения
- Физико-механические испытания
- Техническое состояние линейной части систем канализования (коллекторов)
- Обеспечение долговечности железобетонных конструкций на эксплуатирующихся объектах
Введение к работе
В России строительство подземных каналов для отвода атмосферных и сточных вод началось еще издавна. Так, например, при раскопках проведенных в Новгороде были обнаружены каналы - дренажный (XII в.) и водосточный (XIV в.). В середине XVIII в. началось широкое применение каналов для отвода атмосферных вод в Петербурге. Общая длина подземных водостоков в Петербурге в 1832г. составляла уже 95 км; общая же длина парижских водостоков к 1824г. составляла только 35.6 км, а к 1930г. возросла не более чем на 10 км.
Полная протяженность канализационных сетей г.Уфы составляет около 802,74 км, в том числе: 192 км - магистральные коллекторы диаметром 500-1840мм; 194 км - уличные коллекторы диаметром 300-500мм; 416,7 км - квартальные сети канализации диаметром 100-300мм. Протяженность Южных канализационных сетей - 355,9 км, Восточных канализационных сетей - 247,2 км. Шакшинский водопроводно-канализационный цех - 21,14км, микрорайон Инорс - 122,5 км, Демский цех канализации - 56км.
Рисунок. Динамика протяженности канализационной сети 1940 - 2004гг.
Протяженность канализационных коллекторов по диаметрам и материалам представлена в таблице. Таблица. Протяженность канализационных коллекторов по диаметрам и
материалам
Для оценки потребительской ценности строительных элементов из бетона железобетона и предварительно напряжённого железобетона, наряду с механическими показателями, чрезвычайно важное значение имеет и их долговечность. В отличие от механических показателей, долговечность бетона охарактеризовать сложно. Кроме того, даже при известных условиях окружающей среды и свойствах бетона долговечность не является абсолютной величиной, остающейся неизменной в течение времени. Структура и свойства бетона подвержены постоянным изменениям не только под воздействием окружающей среды, но уже и по причине энергетического процесса, при котором структура бетона стремится к более низкому энергетическому уровню (упорядочению структуры). Посредством технологических и конструкционных мер можно значительно уменьшить скорость таких изменений в зависимости от условий окружающей среды. Долговечность и потребительская ценность бетона также неразрывно связаны с ожидаемым сроком службы. Долговечность бетона означает, что строительные элементы из бетона при достаточном уходе в течение предусмотренного срока службы устойчивы ко всем воздействиям. В последние годы долговечности бетона уделяется всё больше внимания. В прошлом исходили из того, что бетонные конструкции не требуют ухода, если соблюдаются определённые основные правила технологии бетона. Однако, опыт последних
-7-лет показал, что даже небольшие отклонения от этих правил, а также неправильно оцененные или ухудшившиеся условия окружающей среды могут привести к значительным повреждениям. Это оживило исследовательскую деятельность, и в нормах теперь уделяется больше внимания долговечности, чем раньше.
Согласно действующим нормам (СНиП 2.03.11-85) эксплуатационная среда канализационных коллекторов определяется как «слабоагрессивная» по отношению к бетону нормальной водонепроницаемости. В связи с этим, железобетонные коллекторы сточных вод сооружались без применения каких-либо средств первичной и вторичной защиты. Однако, результаты обследования технического состояния самотечных железобетонных коллекторов и сооружений на них после 5...30 лет эксплуатации практически во всех регионах России свидетельствуют об ускоренном износе надводной (подсводовой) части коллекторов и конструкций перекрытия колодцев, камер, перепадных колодцев и камер гашения.
В связи с этим, актуальным является вопрос об оценке ресурса конструкций эксплуатирующихся сооружений и разработке мероприятий по продлению их долговечности до уровня нормативных значений, а также разработка способов повышения долговечности при строительстве новых конструкций. Кроме того, необходимо оценить объективность действующих нормативов и типовых проектных решений в части определения степени агрессивности эксплуатационной среды и назначения средств защиты для вновь проектируемых сооружений. Решению этих задач посвящена данная работа.
Автор выражает благодарность коллективу сотрудников ХНИЛ УГНТУ «Уфимский городской центр СТРОИТЕХЭКСПЕРТИЗА» за помощь в выполнении диссертационной работы.
Конструктивные решения
Согласно действующим нормам (СНиП 2.03.11-85) эксплуатационная среда канализационных коллекторов определяется как «слабоагрессивная» по отношению к бетону нормальной водонепроницаемости. В связи с этим, железобетонные коллекторы сточных вод сооружались без применения каких-либо средств первичной и вторичной защиты. Однако, результаты обследования технического состояния самотечных железобетонных коллекторов и сооружений на них после 5...30 лет эксплуатации практически во всех регионах России свидетельствуют об ускоренном износе надводной (подсводовой) части коллекторов и конструкций перекрытия колодцев, камер, перепадных колодцев и камер гашения.
В связи с этим, актуальным является вопрос об оценке ресурса конструкций эксплуатирующихся сооружений и разработке мероприятий по продлению их долговечности до уровня нормативных значений, а также разработка способов повышения долговечности при строительстве новых конструкций. Кроме того, необходимо оценить объективность действующих нормативов и типовых проектных решений в части определения степени агрессивности эксплуатационной среды и назначения средств защиты для вновь проектируемых сооружений. Решению этих задач посвящена данная работа.
Автор выражает благодарность коллективу сотрудников ХНИЛ УГНТУ «Уфимский городской центр СТРОИТЕХЭКСПЕРТИЗА» за помощь в выполнении диссертационной работы.
Канализационная сеть города, транспортирующая бытовые и производственные сточные воды, состоит из многих километров трубопроводов и сооружений на них. Сразу скажем, что речь пойдет только о коллекторах с самотечным, т.е. безнапорным режимом эксплуатации. Именно в них наблюдается интенсивная биогенная сернокислотная коррозия. Как правило, коллекторы выполняются из железобетона, чугуна, керамики, асбестоцемента, полимера, в редких случаях - из стали. Основная часть коллекторов большого диаметра ( 600мм) и практически все сооружения на сети выполнены из бетона и железобетона. Эти инженерные сооружения относятся к категории повышенной экологической опасности. В первую очередь разрушению подвергаются объекты с безнапорным режимом - перепадные колодцы и камеры, участки с быстротоками, поворотами, а также участки коллекторов, по которым транспортируются сточные воды с большим содержанием органических веществ [9], причем в 70% случаев причиной аварии является разрушение перекрытия - в колодцах и сводовой части - в коллекторах из-за коррозии бетона и арматуры [63].
Проблемы долговечности подземных коллекторов сточных вод и диагностики их состояния на сегодняшний день остро стоят не только в г.Уфа и других крупных городах России, но и в большинстве стран мира. Зарубежные средства и методы повышения долговечности канализационных сетей эффективны, но весьма дороги и не всегда применимы в наших условиях. В нашей стране ситуация усугубляется тем, что срок службы большей части существующих сооружений системы канализования сточных вод превышает 30 лет, при нормативном сроке, равном 50 лет [77] - для проходных коллекторов и 20 лет - для непроходных коллекторов, при этом доля проходных коллекторов не превышает 1% от общей протяженности сетей. Среднестатистический же срок их безаварийной работы составляет всего 8.5... 12.5 лет. В связи с этим встает -9-вопрос о продлении срока службы железобетонных конструкций. Все аварии на коллекторах подразделяются на две категории: со сроками ликвидации более 4 часов и менее этого срока. Большинство аварий относится ко второй категории, они сосредоточены на локальных участках и ликвидируются силами эксплуатирующих организаций. Около 1% всех аварий относятся к первой категории, они масштабны по объему и последствиям. Для их ликвидации требуется от нескольких суток до года и привлечение специализированных строительных организаций. Аварии первой категории, как правило, происходят на коллекторах большого диаметра, которые строят преимущественно из бетона и железобетона. Частота аварий на них на 1-1,5 порядка меньше, чем на коллекторах из других материалов, но затраты на ремонтно-восстановительные работы ввиду больших объемов многократно выше.
Вероятность аварий на канализационных коллекторах зависит от многих факторов. Исследования по данному вопросу показали, что решающее значение имеют следующие из них: состав транспортируемых сточных вод (высокое содержание органических веществ), наличие зон повышенной турбулентности потока; неравенство температур и рН присоединяемого и основного потоков [50]. Ведущим фактором разрушения канализационных сетей является биологический, при котором очень быстро и в больших масштабах повреждаются километры труб [50]. В канализационных системах создаются оптимальные условия для жизнедеятельности микроорганизмов: наличие питательных веществ, постоянная положительная температура и массообмен с отведением продуктов метаболизма. Такому массообмену способствует образование в трубопроводах газов H2S, СОг, NH3. Сочетание вышеперечисленных факторов обусловливает неизбежность наступления предельного состояния трубопроводов в сроки от 5 до 30 лет (рис. 1.1) [50].
Физико-механические испытания
При проектировании канализационных сетей основным нормативным документом является СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения» [101], однако, по вопросам, касающимся непосредственно надежности и долговечности трубопроводов, данный документ отсылает к главе СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» [100]. Последний, регламентируя требования по защите от коррозии практически по всем видам конструкций, в том числе «Дымовым, газодымовым и вентиляционным трубам, емкостным сооружениям и трубопроводам», не содержит даже упоминания о классе канализационных трубопроводов и сооружений.
Сточные воды, содержащие более 1 мг/л сульфидов, являются потенциально агрессивными с точки зрения возникновения биологического фактора -образования сероводорода в воде, его дегазации в атмосферу сооружения и последующего окисления в серную кислоту. Степень агрессивности сероводородной биогенной среды к бетону труб и защитные мероприятия приведены в таблице 1.4.
Сопоставление данных о скорости коррозии в серной кислоте разных концентраций и в атмосфере, содержащей сероводород показывает, что принятые в СНиП 2.03.11- 85 критические значения рН = 3...4 для перехода оценки степени агрессивности среды от средней к сильноагрессивной, соответствует -33-данным о скорости коррозии бетона в коллекторах. Аналогичная предельная скорость коррозии 0.5 мм/год регламентируется и ДИН 4030 (Германия) как критическая, при превышении которой требуется вторичная защита бетона. Если принять, что железобетонный коллектор выходит из строя, когда толщина его стенок уменьшилась наполовину, то срок его безаварийной службы без вторичной защиты можно элементарно рассчитать в зависимости от скорости коррозии бетона по графикам, наглядно показывающим, что для длительного существования коллектора скорость коррозии бетона не должна превышать 0.5... 1 мм/год. Такая низкая скорость коррозии даже в коллекторах для хозяйственно-бытовых стоков у нас не встречается. Это значит, что или концентра-ция H2S в газовой среде коллектора превышает 30 мг/м , или бетон не обладает необходимой стойкостью и должен быть защищен.
Иначе обстоит ситуация в европейских странах, входящих в состав Евросоюза, где на разработку проектных решений в соответствии с их нормативной документацией требуется закладывать высокопрочный бетон изготовленный на сульфатостойком цементе с кубиковой прочностью на сжатие 45 МПа, достижение которой возможно лишь на основе плотных бетонных смесей [131]. Вследствие чего повышается и марка бетона по водонепроницаемости, что для железобетонных коллекторов и других сооружений на канализационных сетях является очень важным параметром [128]. Кроме того, в проектные решения требуется закладывать не только прочный бетон, но также требуется специальная защита от коррозии, которая должна выполняться путем облицовки поверхности бетона (соприкасающийся с агрессивной средой) специальными средствами. В нормативной документации ЕС заранее оговаривается режим эксплуатации, т.е. вид эксплуатационной среды (влажный, сухой).
Немецкой комиссией по железобетону были разработаны положения по улучшению долговечности наружных железобетонных элементов, которые были включены в новое издание стандарта DIN1 1045. Долговечность бетона учи -34-тывается в ENV 206 и в ЕС 2.Согласно стандарту DIN 1045, долговечность наружных строительных элементов из бетона означает, что в течение всего предусмотренного срока службы арматурная сталь остаётся в защищающей от коррозии щелочной среде, пассивирующей коррозию. Это имеет особое значение, если учесть, что, согласно статистическим исследованиям, причиной повреждений наружных строительных элементов из железобетона на 80% является коррозия железобетона в результате атмосферных воздействий, химических воздействий и коррозии стальной арматуры. Долговечность невозможно охарактеризовать с помощью одного общего критерия или показателя. Для каждого случая эксплуатации необходимо определять ряд параметров, которые должны быть соблюдены. Одинаковый класс бетона не означает равноценную долговечность. Высокая долговечность требует высокой плотности бетона. Учёт только показателя прочности бетона при сжатии не является достаточным для обеспечения долговечности.
К непосредственным показателям долговечности относятся: 1. Плотность, которая обусловливает: водонепроницаемость; водопоглощение при одностороннем или объемном контакте с водой; газопроницаемость. 2. Сопротивление переменному замораживанию и оттаиванию в воде или в солевых растворах, которое оценивается: по потере массы; по изменению объёма; по деформации расширения. 3. Глубина карбонизации, а также глубина проникновения хлоридов, которая определяется: с помощью индикаторов; с помощью индикаторных реакций. 4. Воздействие агрессивных сред, которое определяется: по деформации расширения; по потере объёма; по потере прочности; с помощью ультразвука. При разработке европейских норм ENV 206 были рассмотрены также предложения по определению отдельных показателей долговечности. Первый шаг - это предложения по определению классов нагрузок, которые включают как тип коррозии и условия окружающей среды, так и предельные значения содержания агрессивных ионов воздействующих на бетон. Перечни классов на -35-грузок зависят от условий эксплуатации бетона. Определение классов нагрузок не исключает дополнительного учёта особых условий, существующих в месте использования бетона, или применения мер защиты, таких как использование легированной стали и некорродирующих металлов или применение защитных покрытий.
Техническое состояние линейной части систем канализования (коллекторов)
Железобетонные колонны каркаса и решетчатые балки покрытия находятся в удовлетворительном состоянии. На отдельных участках, где имеются нарушения по толщине защитного слоя бетона, произошло отслоение защитного слоя и оголение арматуры в результате ее коррозии (рис.4.13). Все металлические конструкции имеют коррозионные повреждения на глубину 0.2...0.8 мм, защитные покрытия на большей части конструкций полностью изношены.
В результате выделения конденсата на поверхности конструкций образовался слой слизи из продуктов коррозии бетона с глубиной коррозии бетона от 2...Змм (наружные колонны выше отм. 0.0м) до 3...12 мм (стены колодца и его консоли).
Измерение водородного показателя рН слизи показало, что он изменяется от слабо-кислой (рН=4..5) до кислой (рН=2), что прямо указывает на сероводородную природу агрессивного воздействия среды, т.е. имеет место поселение на поверхности конструкций колоний бактерий, поглощающих сероводород и выделяющих серную кислоту (рис. 4.14).
В летний период происходит осушение поверхности железобетонных конструкций, и коррозия резко замедляется за счет приостановления жизнедеятельности бактерий. Причиной появления участков с интенсивной коррозией стенки колодца глубиной до 13мм является фильтрация в этих местах грунтовых вод через неплотности в швах бетонирования. То есть коррозия на этих участках продолжается и зимой и летом из-за постоянного водонасыщения бетона. 4.5. Характеристика эксплуатационной среды По результатам химического анализа проб биологических очистных сооружений МУП ПУЖКХ Уфимского района пос. Геофизиков сточные воды имеют практически нейтральную реакцию (рН=5,67-8,7) и являются слабоминерализованными, а наиболее агрессивными к бетону и железобетону компонентами могут быть сульфаты и хлориды. Согласно СНиП 2.03.11 - 85 [100] исходные сточные воды, поступающие в канализационную сеть неагрессивны к железобетону коллекторов: Сульфаты ([100] табл. 6) 56,9 - 195 мг/л 250 мг/л - для бетона водонепроницаемости W4 (нормальной проницаемости); Таким образом, сточные воды канализационных коллекторов города Уфы представляют собой сложный многокомпонентный слабоминерализованный раствор, обладающий неагрессивными свойствами по отношению к бетону и железобетону нормальной проницаемости. В канализационных насосных станциях агрессивная среда имеется в грабельном отделении подземной части здания, однако по мере увеличения концентрации сероводород поднимается выше до уровня плит перекрытий и начинается процесс коррозии бетона плит. В остальных частях здания, а именно: в машинном отделении, эксплуатационная среда является слабоагрессивной, так имеется естественная вентиляция этих частей здания. 4.6. Особенности деструктивных процессов Интенсивность коррозии различна на разных коллекторах и даже на разных участках одного и того же коллектора. Так, при обследовании канализационного коллектора диаметром 1850мм по ул.Социалистическая в.г Уфе была зафиксирована глубина повреждения всего 1-2 мм за 32 года постоянной эксплуатации (скорость коррозии - 0,0625мм/год, рис. 4.15, фото 1). Такое состояние объясняется, прежде всего, ламинарным режимом течения стоков (без бурления) и отсутствием газовыделения в подсводовое пространство коллектора, кроме того степень наполнения не превышает 1/3 и, соответственно обеспечивается хорошая вентиляция подсводового пространства, препятствующая протеканию коррозионных процессов. На том же коллекторе в камере слияния зафиксирована глубина коррозии 15-20мм (скорость коррозии - 0,625мм/год, рис.4.15. фото 2). Это связано с повышенным газовыделением в камере, однако хорошая вентиляция предотвращает интенсивную коррозию. На коллекторе 0 1000мм по ул. Р.Зорге глубина коррозии на аварийных участках достигает 80мм за 30 лет эксплуатации (скорость коррозии - 2,67 мм/год, рис. 4.15, фото 3). Коллектор работает в очень жестких условиях: турбулентный режим течения стоков, множество врезок, поворотов, перепадов, степень наполнения - от 1/5 ночью, до 4/5 в дневное время; отсутствует какая-либо вентиляция. В результате - аварийное состояние коллектора за половину нормативного срока службы. Биокоррозия происходит только выше уровня течения стоков. Это объясняется механизмом коррозии происходящей в коллекторах сточных вод. В сточной воде происходит сульфатредукция, затем - выделение сероводорода в подсводовое пространство, поглощение газа тионовыми бактериями и выработка ими серной кислоты. Тионовые бактерии жизнеспособны только во влажных и аэробных условиях, в сточной воде они нежизнеспособны. Поэтому процессы коррозии происходят только на сводовой части (газовоздушной фазе) коллекторов (рис.4.16). В лотковой же части (водной фазе) происходит первая фаза биокоррозии (сульфатредукция), которая к бетону неагрессивна.
Обеспечение долговечности железобетонных конструкций на эксплуатирующихся объектах
Если посмотреть на проблему долговечности коллекторов сточных вод с экономической точки зрения, то становится ясно, что экономия на средствах первичной и вторичной защиты оборачивается гораздо большими затратами при досрочном выходе коллектора из эксплуатации. Любая, даже самая незначительная авария на коллекторе влечет за собой целый комплекс проблем. Прежде всего, вывод коллектора из работы, так как почти все коллекторы проложены в одну нитку, то неочищенные стоки придется сливать через аварийные выпуски на КНС прямо в реки, что может привести к экологической катастрофе. Как правило, аварии происходят под проезжей частью дорог, т.е. приходится перекрывать всю улицу, пускать движение по другим маршрутам. Кроме того, неизбежен большой объем земляных работ, связанный с удалением старого коллектора и укладкой нового. После этого необходимы работы по восстановлению дорожного полотна и озеленению прилегающей территории. А убытки производственных предприятий, приостанавливающих свою деятельность из-за аварий на коллекторах, не поддаются подсчетам. Поэтому, чем эффективнее будут выполнены первичная и вторичная защита, тем больше срок службы коллектора. Таким образом, в сравнении с затратами на восстановление коллектора, затраты на антикоррозионную защиту железобетонных труб невелики, они составляют не более 30% от стоимости самой трубы. Применение полимерных труб обходится дороже, однако их долговечность намного превышает долговечность железобетонных труб, хотя длительный опыт (более 10 лет) их эксплуатации пока отсутствует.
Удорожание железобетонных труб за счет применения средств первичной (добавок) и вторичной защиты (однослойного покрытия из состава «Канадихт», «Конусит КК 10») составит ориентировочно: Экономически целесообразно применять трубы из плотного бетона без покрытия, чем трубы из неплотного бетона с покрытием. Кроме того, первое решение является и более надежным, т.к. покрытия могут быть повреждены при транспортировке и монтаже. Однако, существующая на заводах ЖБИ устаревшая технология приготовления бетона и отсутствие контроля за таким показателем, как марка бетона по водонепроницаемости, не позволяет рассчитывать на гарантированное получение бетона низкой проницаемости. В связи с этим, реально доступным в настоящее время и достаточно надежным решением, хотя и более дорогим, является использование для изготовления труб бетона нормальной (W4) или пониженной проницаемости (W6), с последующим нанесением на их внутреннюю поверхность покрытия. Поскольку материалы «Канадихт», «Конусит КК 10» являются дорогими (около 45 руб./кг), то в целях снижения стоимости труб может быть применено двухслойное покрытие: первый слой - из плотного мелкозернистого бетона W12 (сухие смеси Эмако, Мапей, 1. Анализ результатов обследования технического состояния эксплуатируемых объектов системы водоотведения свидетельствует о значительном увеличении в последние годы числа аварийных ситуаций вследствие сероводородной коррозии железобетона, имеются многочисленные случаи раннего (через 5-15 лет) повреждения железобетона. Одной из главных причин несоответствия ожидаемого и фактического срока службы железобетонных конструкций систем канализования является то, что их проектирование и строительство осуществлялось без применения каких-либо средств защиты. 2. В действующих нормах (СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии») в целом достаточно объективно оценивается степень агрессивного воздействия на железобетон как сточных вод (среда неагрессивная или слабоагрессивная), так и газовоздушной фазы, агрессивность которой может изменяться от неагрессивной до сильноагрессивной - в зависимости от концентрации сероводорода. Однако, реальная возможность объективной оценки агрессивности среды у проектировщиков отсутствует в связи со сложностью надежного прогноза концентрации сероводорода в системе водоотведения. В связи с этим, до разработки соответствующих нормативов, целесообразно при проектировании в наибольшей степени использовать опыт эксплуатации существующих объектов-аналогов, в первую очередь -при замещающей прокладке коллекторов. 3. На основе результатов натурных обследований уточнены механизм и кинетика коррозионного воздействия эксплуатационной среды, выявлены характерные дефекты и повреждения бетонных и железобетонных конструкций систем канализования при их долгосрочной безремонтной эксплуатации. Долговечность подводной части конструкций не вызывает опасений. В надводной части конструкций протекают процессы сероводородной (микробиологической) коррозии, вызывающие интенсивное разрушение бетона. По результатам комплексных физико-химических исследований установлено, что основными продуктами коррозии бетона являются сульфатсодержащие новообразования - результат взаимодействия с серной кислотой, которая продуцируется тионовыми бактериями из сероводорода, Деструктивное влияние других агрессивных сред существенно менее значимо. 4. Приведено обоснование допускаемой величины скорости коррозии, т.е. такой скорости, при которой конструкция будет находиться в предельном (по несущей способности) состоянии лишь к концу нормативного срока эксплуатации. На основе этого разработаны рекомендации по выбору материалов и труб коллектора в зависимости от степени агрессивности среды как для вновь строящихся сооружений (на стадии проектирования и изготовления), так и для восстанавливаемых эксплуатируемых конструкций. На стадии проектирования коллекторов достижение нормативного срока должно быть обеспечено различными средствами защиты: на участках с сильноагрессивной средой должны, как правило, применяться коррозионно-стойкие материалы, на остальных участках рекомендуется применять бетон повышенной плотности, либо бетон с защитными покрытиями. При проектировании сооружений на коллекторе (колодцев, камер, шахт и насосных станций) необходимо применение вторичной защиты в любом случае. 5. На основе комплексных физико-химических и физико-механических исследований выполнен отбор оптимальных составов для защиты бетонных и железобетонных конструкций от сероводородной коррозии. Разработан технологический регламент по восстановлению поврежденных конструкций коллекторов, камер гашения и насосных станций.
Похожие диссертации на Повышение долговечности железобетона в условиях сероводородной коррозии
