Антикоррозионная защита конструкций

        
АНТИКОРРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА КОНСТРУКЦИЙ

Общие сведения

Конструкции зданий и сооружений испытывают действие механических нагрузок и физико-химическое воздействие окружающей среды. Возникающие под действием механических нагрузок напряжения в материалах конструкций и их несущая способность определяются с достаточной надежностью расчетными методами сопротивления материалов и строительной механики. Однако несущая способность, рассчитанная с учетом воздействия только механических нагрузок, не обеспечивает надежность конструкций на заданный срок эксплуатации зданий и сооружений, если при этом не учтено возможное агрессивное воздействие окружающей среды, не разработаны и не проводятся меры по защите от коррозии. Воздействие среды может быть неагрессивным и малоагрессивным, при которых тот или иной материал сохраняется столетиями или даже тысячелетиями, или столь агрессивным, что конструкции разрушаются через несколько лет и даже месяцев. Бурное развитие промышленности привело в текущем веке к значительному изменению общей экологической обстановки вследствие загрязнения земной коры, воздушного и водного бассейнов агрессивными продуктами и отходами, вызывающих коррозию строительных конструкции. Так, по сообщению общества охраны окружающей среды Греции, за последние 25, лет мрамор Парфенона пострадал больше, чем за все 2500 лет своего существования. Обстановка усугубляется и прогрессирующей в последние десятилетия химизацией технологических процессов. Установлено, что разрушающему воздействию атмосферных и производственных агрессивных сред подвергаются от 15% до 75% строительных конструкций зданий и сооружений.

В развитых странах мира коррозия отнимает около 10% их национального дохода. Только стали от коррозии в мире ежегодно теряется более 100 млн. т.

Для обеспечения заданной долговечности зданий и сооружений в условиях физико-химического воздействия сред необходимо следующее: стойкие в соответствующих условиях строительные материалы для изготовления изделий и конструкции; правильные конструктивные решения, обеспечивающие устранение или минимальный контакт конструкции с агрессивной средой; устройство антикоррозионной защиты конструкции.

Окружающая среда, в условиях которой эксплуатируются строительные конструкции, может иметь весьма разнообразный состав. В одних случаях это могут быть атмосфера, газ, вода, почва; кислоты, щелочи, соли и их растворы; различные металлы; минеральные и органические вещества в жидком и твердом состояниях. В других - это различные комбинации указанных сред, и также их сочетания с электрическим током, световыми и радиоактивными излучениями.

Коррозионные процессы в строительных материалах происходят преимущественно при воздействии на них жидких сред. Сухие газы и твердые среды при нормальных условиях в большинстве своем являются неагрессивными. Растворение газов и твердых сред в парах влаги воздуха приводит к образованию растворов солей, кислот и оснований, конденсация которых в капельно-жидком состоянии на строительные материалы приводит к развитию коррозионных процессов.

Значительное место занимает биокоррозия, которая вызывается бактериями, усваивающими азот и сернистые газы из атмосферы; плесневыми грибками; низшими водорослями, мхами и лишайниками.

Материалы для защиты от коррозии

Для защиты конструкций от коррозии применяется весьма широкий круг химически стойких строительных материалов: естественные и искусственные каменные, стекло, сера, природные и синтетические лакокрасочные и оклеенные и др.

Изделия из изверженных и метаморфических кислых горных пород применяются для защиты от действия кислот любых концентраций, кроме плавиковой и фтористоводородной; из плотных осадочных карбонатных пород используют для защиты от действия щелочей; из стекла и каменного литья применяют для защиты от действия кислот, растворов щелочей с концентрацией до 20% при нормальной температуре, растворов солей и агрессивных газов.

Клинкер дорожный и кислотоупорные керамические изделия предусматривают для защиты от воздействия сильноагрессивных сред (кислот, слабых растворов щелочей и органических растворителей). Кислотоупорные бетоны, растворы и мастики применяют для защиты от воздействия кислот любых концентраций (кроме горячей фосфорной, плавиковой и кремнефтористоводородной), растворов солей и газов. Серные мастики используют для крепления штучных кислотостойких изделий при защите от действия кислот средних концентраций.

Материалы на основе битумов должны использоваться для гидроизоляции строительных конструкций, подверженных действию агрессивных сред, а также для кладки штучных кислотоупорных изделий. Они применяются в виде мастик, битумобетона и рулонных изделий. Их нельзя применять в условиях действия сильных окислителей, органических растворителей, масел и концентрированных щелочей. В этих условиях более удовлетворительно работает защита из материалов и изделий на основе полимеров.

Полимерные материалы для защиты применяются в виде: лакокрасочных покрытий; пленок, листов и плиток; замазок, мастик, растворов и бетонов. Лакокрасочными материалами выполняется защита конструкций от коррозии в наибольшем объеме. Их достоинства - возможность нанесения на поверхности сложных конфигураций и простота возобновления и ремонта. Наиболее эффективными являются покрытия из перхлорвиниловых, хлоркаучуковых, эпоксидных, полиуретановых, полиэфирных материалов, а также материалов на основе хлорсульфированного полиэтилена, тиоколов и наирита, которые являются трещиностойкими. Недостатками лакокрасочных покрытий является их газо-, паро-, водопроницаемость и небольшой срок службы. В меньшей степени этими недостатками обладают пленочные, листовые и плиточные полимерные материалы.

Рулонные материалы, листы и плитки, для защиты применяются из: полиизобутилена, полиэтилена, винипласта, полистирола, графитопласта и фенолита. Широко применяют оклеечную изоляцию полиэтиленовой пленкой, дублированной стеклотканью, стеклосетчаткой или водостойкой бумагой. Листовые облицовки толщиной от 2 до 20 мм приклеивают клеями из перхлорвиниловой смолы и циклотексанона, 88-м клеем и другими.

Замазки, мастики, растворы и бетоны готовят на основе фенолоформальдегидных, фурановых полиэфирных и эпоксидных смол и применяют для защиты малодеформируемых подземных частей зданий, колонн и стеновых панелей, емкостей; устройства химически стойких полов. Наибольшее применение нашли арзамит-замазки на основе фенолформальдегидных смол в качестве кладочных растворов и для расшивки швов при облицовке конструкций кислотоупорной штучной керамикой, предназначенных для эксплуатации при воздействии растворов кислот средних концентраций. Для защиты от воздействия кислот, щелочей, воды и органических растворителей (кроме ацетона), устройства химически стойких полов, облицовки фундаментов, стен, сточных каналов и других конструкций применяются мастики, растворы и бетоны на основе фурановых, полиэфирных и эпоксидных смол.

При защите конструкций большое, часто определяющее, значение для качества и надежности защитного покрытия имеет подготовка поверхности.

Защита от коррозии строительных конструкций

Подавляющее большинство строительных конструкций возводятся и изготавливаются из следующих материалов и изделий: природных каменных, глиняного кирпича, силикатного кирпича, изделий из стекла, бетона, железобетона, стали, алюминия и древесины. Конструкции из камня изверженных горных пород обладают достаточной стойкостью и не требуют специальной защиты от коррозии. Конструкции из карбонатных пород не рекомендуются для применения в зданиях с агрессивными средами. При применении таких конструкций в ограждениях обычных зданий провидится их защита от атмосферной коррозии методами: флюатирования, кремнефторизацией, пропиткой мономерами и растворами парафина, стеарина или металлических мыл.

Силикатный кирпич не рекомендуется для устройства конструкций в зданиях с агрессивными средами и повышенной влажностью.

Абсолютное большинство агрессивных сред, в условиях воздействия которых эксплуатируются строительные конструкции, являются неагрессивными по отношению к глиняному кирпичу и стеклу. В связи с этим конструкции из этих материалов не требуют защиты от коррозии и рекомендуются для применения в сооружениях с агрессивными средами практически без ограничений. При этом следует предусматривать лишь применение соответствующих по физико-химической стойкости кладочных растворов.

Наибольший объем работ по антикоррозионной защите проводится при применении в сооружениях с агрессивными средами конструкции из бетона, железобетона, стали и древесины.

Подготовка поверхности конструкции к защите от коррозии

Подготовку поверхности бетонных и железобетонных конструкций оценивают по влажности поверхностного слоя, шероховатости и чистоте. Все раковины и трещины заделывают бетоном или раствором одинакового состава с конструкцией. Жировые пятна удаляют растворителем, солеобразования - чистой водой, продукты взаимодействия с кислотами - 4-5% раствором кальцинированной соды. Выравнивание поверхности бетона и очистку от загрязнений производят вручную, а при больших объемах работ с использованием пескоструйных, дробеструйных и шлифовальных машин. Влажность поверхностного слоя бетона при нанесении защитных покрытий должна быть в пределах 5-6%. Очищенную поверхность покрывают грунтом или промазывают клеем в соответствии с выбранного для конструкции защитного покрытия.

Подготовка поверхности металлических конструкции под антикоррозионные покрытия состоит в ее очистке от ржавчины, окалины, жира и загрязнений.