Долговечность строительных конструкций

Блок емкостей № 1 состоит из четырех  идентичных секций, причем каждая секция включает в себя первичный и вторичный  отстойники и собственно аэротенк. Аэротенки блока емкостей № 1 по принципу очистки сточных вод являются типовыми четырехкоридорными аэротенками-смесителями, представляющими собой открытое прямоугольное емкостное сооружение, выполненное из сборно-монолитных тонкостенных железобетонных конструкций. Днище, стыки между стеновыми панелями, а также участки стен в углах выполнены из монолитного железобетона.  Основными конструктивными элементами аэротенков и отстойников являются плоские стеновые панели двух типов: вертикально расположенные консольные стеновые панели наружных стен и горизонтально расположенные самонесущие стеновые панели внутренних стен-перегородок.

Основными конструктивными элементами аэротенков являются плоские стеновые панели 2-ух типов: вертикально расположенные консольные стеновые панели внешних стенок и горизонтально расположенные самонесущие стеновые панели внутренних стен-перегородок.

  По условиям эксплуатации бетонные и железобетонные конструкции аэротенков могут быть разбиты на две группы, для которых свойственны определенные виды брутального воздействия (табл. 1).

Таблица 1

Группа конструкций	Вид конструкций	Вид воздействия	Тип коррозии бетона
I	Фундаменты, днище, расположенные  ниже уровня сточных вод панели стенок, колонны, консоли колонн	Слабоминерализованная вода, обогащенная  растворенным кислородом и сероводородом	1. Коррозия бетона I вида (выщелачивание -вымывание гидроксида кальция из бетона) 2. Коррозия бетона II вида (обменные  реакции компонент цементного  камня и сточных вод)
II	Плиты-мостики, части стенок и консолей колонн, расположенные выше уровня сточных вод	1. Разрушение бетона из-за кристаллизации  солей в порах бетона, обусловленное капиллярным подсосом сточных вод и испарением воды на открытых поверхностях конструкций 2. Коррозия арматуры железобетона  из-за нейтрализации слоя защиты  бетона, вызванного его карбонизацией 3. Разрушение бетона из-за воздействия  сероводорода с образованием  нерастворимых солей 4. Действие отрицательных температур	1. Коррозия бетона III вида (солевая  коррозия) 2. Газовая коррозия железобетона (коррозия карбонизации) 3. Хим коррозия III вида 4. Морозное разрушение бетона

Анализ архивных данных химлаборатории городских очистных сооружений канализации (ГОСК) указывает, что сточные воды имеют фактически нейтральную реакцию и представляют собой слабоминерализованный многокомпонентный раствор, а более брутальными к бетону и железобетону субстанциями являются сульфаты и хлориды. В 80-х годах прошедшего века сточные воды по содержанию сульфатов являлись Слабоагрессивными по отношению к бетону на обыкновенном цементе с маркой по водонепроницаемости W4—W6 [1]. Но нужно учитывать возможность увеличения концентрации этих ионов в надводной части конструкций за счет испарения воды в летний период. Не считая того, в сточных водах имеются довольно высочайшие концентрации ионов цветных металлов, сульфаты которых владеют высочайшей злостью к бетону.

 В газовоздушной среде цементный камень бетона подвержен перерождению на существенно огромную глубину, чем в водянистой среде, о чем свидетельствуют бессчетные разрушения слоя защиты бетона и обнажение арматуры надводной части железобетонных конструкций (табл. 2). Коррозия бетона в газовоздушной среде аэротенка вызвана всеохватывающим воздействием последующих причин: конкретным химическим воздействием сероводорода, коррозией карбонизации, солевой коррозией, микробиологической коррозией.

Таблица 2

Место отбора пробы	Элемент конструкции	Глубина нейтрализации, мм	Крепкость при сжатии, МПа	Водопоглощение, мас. %
Выше уровня воды	Плита-мостик	5-7	>30	7,6
	Панель-перегородка	4-7	>30	6,7
	Консоль колонны	2-5	>30	7,2
Ниже уровня воды	Консоль колонны	1,5-3	>30	6,7
	Колонна	2-4	>30	9
	Панель-перегородка	0,4-1	>30	6,7
	Торкрет	0,6-1	>20	12,7

 

Так как наблюдается только малозначительное понижение прочности поверхностного нейтрализованного слоя бетона по сопоставлению  с бетоном внутренних слоев, то, возможно, в большей степени на надводную  часть конструкций происходит совместное воздействие только первых 3-х разрушающих  бетон причин, а микробиологическая коррозия не проявляется в очевидном  виде из-за пониженной концентрации сероводорода в газовоздушной среде.

  К числу более соответствующих изъянов и повреждений стройконструкций сооружения относятся последующие:

 — нейтрализация и разрушение  слоя защиты бетона железобетонных  конструкций, расположенных выше  уровня налива сточных вод  (плит-мостиков, консолей колонн  и панелей-перегородок);

 — коррозионные повреждения  конструктивной и отчасти рабочей  арматуры в железобетонных конструкциях, расположенных выше уровня налива  сточных вод (в плитах-мостиках  и консолях колонн);

 — недостатки строительства,  допущенные при монтаже железобетонных  конструкций (малая глубина защемления  панелей-перегородок);

 — образование трещинок и  сколов в конструкциях панелей-перегородок  и колонн;

 — обрушение 5% железобетонных  панелей-перегородок вследствие  механического воздействия и  коррозионного износа;

 — образование трещинок и  сколов в слое торкрет-бетона, также его разрушение на 70% площади стенок;

 — коррозия закладных деталей  и других железных частей в  зоне деяния паровоздушной среды;

 — образование трещин в местах соединений внешних стеновых панелей и в углах аэротенка.

Обследование емкостей показало, что 13% плит-мостиков и 5% консолей колонн находятся  в пред-аварийном состоянии.

Наиболее слабым местом аэротенков являются соединения железобетонных конструкций внешних стеновых панелей, как угловых, так и рядовых, разгерметизация которых приводит к прониканию сточных вод за границы сооружения и нарушению экологической безопасности сооружения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Широкое применение бетонных и железобетонных конструкций при строительстве  зданий и сооружений водоснабжения, водоотведения и водоочистки  выдвигает на первый план проблему обеспечения их долговечности.

Неотъемлемой частью всех очистных сооружений являются аэротенки, служащие для очистки стоков. Под воздействием агрессивных сточных вод и абразивного износа в аэротенках довольно часто наблюдаются типичные для этого вида сооружений дефекты и разрушения:

• износ защитного слоя бетона с оголением арматуры;

• отсутствие герметичности в межплиточных швах;

• образование трещин.

Для обеспечения требуемой долговечности  конструкции аэротенков должны обладать водонепроницаемотью, необходимой морозостойкостью, трещиностойкостью, прочностью, стойкостью к коррозии и газонепроницаемостью. При строительстве и эксплуатации железобетонные емкости очистных сооружений, имеющие коррозионную защиту, должны быть выполнены из плотного монолитного бетона методами непрерывного бетонирования; при бетонировании должны быть исключено образование рабочих швов; необходимо предусматривать наклон не менее 1/20 высоты по внутренней поверхности стен емкостей высотой более 4 м; при воздействии агрессивных грунтовых вод необходима наружная гидроизоляция; для контроля за возможными утечками целесообразно устройство контрольных колодцев (не менее двух); необходимо обеспечение жесткости, устойчивости сооружения в эксплуатационных условиях и герметичности стыков и швов сборных конструкций.

 

 

Использованные источники

1. СП 28.13330.2012 актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии
2. Комохов П.Г., Латыпов В.М., Латыпова Т.В., Вагапов Р.Ф. Долговечность бетона и железобетона. Приложения методов математического моделирования с учетом ингибирующих свойств цементной матрицы. Уфа: Белая река. 1998. 216 с.
3. Алексеев С.Н., Иванов Ф.М., Модры С., Шиссль П. Долговечность железобетона в агрессивных средах. М.: Стройиздат, 1990.
4. Алексеев С.Н., Розенталь Н.К. Коррозионная стойкость железобетонных конструкций в агрессивной промышленной среде. — М.: Стройиздат. 1976.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Реконструкция аэротенков очистных сооружений

Актуальность проблемы водопроводно-канализационное хозяйства нашей страны довольно долго оставалось без должного внимания, что в свою очередь привело к необходимости реконструкции более 60 % действующих очистных сооружений.

За последние годы ситуация кардинально  изменилась в лучшую сторону –  разрабатываются и реализуются  программы, направленные на модернизацию старых и строительство новых  очистных сооружений. Новейшие эффективные  разработки и технологии позволяют  не только повысить качество питьевой воды, но и обеспечить бесперебойность  всего производственного процесса по водоподготовке и водоотведению. Межремонтный срок при этом увеличивается  до максимально возможного.

При выборе материалов и технологий для восстановления целостности  конструкции аэротенков и обеспечения ее герметичности следует учитывать не только степень разрушения бетонных элементов, но и физико-химические процессы, возникающие в аэротенках в процессе их эксплуатации. Ремонтные материалы, которые необходимо использовать с этой целью, должны быть стойкими к агрессивной среде и истиранию. Поэтому применение гидроизоляционных материалов, создающих защитный водонепроницаемый слой на поверхности бетона, является нецелесообразным. Их стойкость к истиранию ограничивается несколькими годами, а стоимость восстановительных работ с промежутком в 2-3 года влечет за собой существенные дополнительные затраты для эксплуатационного предприятия.

Гораздо эффективнее в таком  случае (как с технологической, так  и с экономической точки зрения) применение материалов проникающего гидроизоляционного действия, способных обеспечить водонепроницаемость  всей толщи бетона, а не его поверхности. Для герметизации стыков и восстановления разрушенного слоя бетона предназначены  составы, обладающие высокой прочностью, водонепроницаемостью и безусадочностью.

Ниже описана типовая технология выполнения восстановительно-гидроизоляционных  работ в аэротенках, наиболее часто применяемая в подобных сооружениях, с использованием гидроизоляционных материалов системы Пенетрон и «Скрепа».

Технология выполнения работ

I этап: восстановление защитного  слоя бетона

1. Удалить слабый бетон с использованием  отбойного молотка. Очистить поверхность  бетона механическим способом  от иловых отложений и других  материалов. Бетонная основа должна  быть структурно прочной и  чистой.

2. Произвести очистку арматуры  от следов коррозии до степени  2 по ГОСТ 9.401-2004. Зазор между стержнями  рабочей арматуры и поверхностью  бетона должен быть не менее  10 мм.

3. Приготовить раствор материала «Скрепа М600 инъекционная» согласно инструкции по применению (см. Стандарт организации «Ремонт монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций с применением материалов «Скрепа». Чертежи узлов. Технология выполнения ремонтных работ.)

4. Нанести раствор материала  «Скрепа М600» на арматуру кистевым  способом с целью обеспечения  ее защиты от коррозии.

 

 

5. Приготовить раствор материала «Скрепа М500 ремонтная» согласно инструкции по применению (см. Стандарт организации «Ремонт монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций с применением материалов «Скрепа». Чертежи узлов. Технология выполнения ремонтных работ).

6. С целью восстановления защитного  слоя бетона нанести раствор  материала «Скрепа М500 ремонтная»  на разрушенные участки. При  этом поверхность бетона следует  предварительно тщательно увлажнить.

II этап: герметизация трещин, межплиточных швов

1. По всей длине трещин, швов, примыканий выполнить штрабы «П» – образной конфигурации сечением 25*25 мм.

2. Штрабы очистить щеткой с металлическим ворсом.

3. Подготовленные штрабы тщательно увлажнить.

4. Приготовить раствор материала  «Пенетрон» согласно инструкции по применению (см. «Технологический регламент на проектирование и выполнение работ по гидроизоляции и антикоррозионной защите монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций»). Вид приготовленной смеси – жидкий, сметанообразный раствор.

5. С целью обеспечения околошовной структуры бетона водонепроницаемостью обработать штрабы приготовленным раствором материала «Пенетрон».