СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

1.1. НОРМИРОВАНИЕ АГРЕССИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

В промышленных зданиях несущие элементы, подвергающиеся механическим нагрузкам (колонны, фермы, плиты и балки покрытий, перекрытия и др.) проверяются расчетами на прочность, деформатив — ность, обеспечение устойчивости, предельную вели­чину раскрытия трещин и т. д. Силовые нагрузки и их классификация устанавливаются главой СНиП 2.01.07—85 «Нагрузки и воздействия».

В условиях действия кислот, щелочей, высокой относительной влажности воздуха, периодических увлажнениях с замораживанием и оттаиванием сни­жение несущей способности происходит чаще не от механических нагрузок, а недооценки ^ агрессивных сред, воздействия которых не регламентируются пе­речисленным выше документом. Поэтому даже тща­тельно выполненные расчеты и запроектированные в соответствии с ними элементы еще не гарантируют «отказ», если не учтены коррозионные воздействия.

Для конструкций из железобетона и бетона не всегда обязателен контакт с внешней агрессивной средой: нарушение технологии изготовления, введе­ние избыточного количества хлоридсодержащих до­бавок, или попадание хлоридов в бетон вместе с заполнителями, могут быть причиной коррозии и сни­жения несущей способности.

Наличие четких параметров, характеризующих коррозионные нагрузки, особенно важно на стадии проектирования, так как концентрацию растворов в наливных сооружениях, относительную влажность воздуха, температуру и состав газов в помещениях, интенсивность проливов на полы назначают весьма ориентировочно — часто только на основании техно­логических заданий. В реальных условиях эти пара­метры изменяются и через 1—2 года после начала эксплуатации большинство строительных конструкций работают в условиях внешней среды, отличных от проектных. Нередко сложности возникают и при оцен­ке степени агрессивности среды, когда последняя рассматривается изолированно, применительно к ма­териалу— без учета его работы в составе конкретной конструкции здания и характера нагружения. Поэтому общую оценку коррозионной опасности целесообраз­но определять на разных условиях: материал-кон — струкция-здание (сооружение), (рис. 1.1).

Принятая в нормативных документах качествен­ная оценка коррозионной опасности по степени воз­растания подразделяется на четыре категории: не агрессивная, слабоагрессивная, среднеагрессивния и сильноагрессивная. [3]

Более сложно установить взаимосвязь степени агрессивности со снижением несущей способности конкретной конструкции.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Уровни оценки коррозионной опасности окружающей среды.

Для металлоконструкций существует классифика­ция, основанная на скорости коррозии в мм/год. По уменьшению сечения можно расчетным путем прове­рить усилия в элементах и определить снижение несу­щей способности конструкций при условии, что кор­розия имеет равномерный характер, (табл. 1,1)

Для элементов зданий из бетона, железобетона, асбестоцемента и некоторых других неметаллических материалов такой четкой зависимости нет. Системати­зация часто дается по внешним признакам, например: слабое разрушение поверхности — слабая степень аг­рессивности; повреждение углов — средняя степень агрессивности; «четко выраженные разрушения», об­нажения заполнителей, трещины—сильная степень агрессивности. Снижение несущей способности по та­ким признакам при этом может быть определено до­вольно субъективно.

Такая систематизация может быть использована лишь как ориентировочная при проведении диагнос­тики, так как понятие «снижение прочности в зоне коррозии» не конкретно.

Отдельные подходы к созданию количественной теории долговечности железобетона выполнены в на­шей стране путем математического моделирования в жидких и газовых средах и исследований напряжен­ного состояния в зависимости от характера коррози­онных процессов. [4].

Хотя многие вопросы коррозии бетона и армату­ры исследованы довольно подробно и имеется мето­дика прогнозирования этих процессов применительно к натурным условиям (1, 2, 3 вид коррозии бетона, карбонизация, напряженное состояние и коррозия под действием сульфатов и т. д.) моделирование дол-

Таблица 1.1

ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ВОЗДЕЙСТВИЯ СРЕДЫ НА СТАЛЬ И БЕТОН

Углеродистая сталь

Цементный бетон

Средняя

Сниже-

скорсть

ГОСТ

ние про-

Снижение

равномер-

13819-

чности

Внешние признаки

прочности

ной корро-

-68,

в зоне

коррозии бетона

в зоне кор-

зии

баллы

корро-

розии, %

мм/год

зии, %

Неагрессивная

До 0,01

1-3

0

0

Слабая

0,01-0,05

4,5

До 5

Слабое разрушение поверхности

До 5

Средняя

0,05-0,5

6

До 10 Повреждение углов

До 10

Сильная

>0,5

>7

>15

Четко выраженные

>20

разрушения, обнаже­ние заполнителей, разрыхление струк­туры, трещины

говечности и создание методов расчета конструкций по предельному состоянию, вызванному коррозион­ным воздействием среды — задача весьма сложная, требующая еще своего решения.

Поэтому по аналогии с коррозией стали для неме­таллических материалов можно условно принимать, что каждая последующая степень агрессивного воз­действия в зависимости от условий протекания спо­собна значительно ускорить развитие коррозионных процессов.

В свою очередь эти процессы следует рассматри­вать лишь в системе, где имеется: во-первых, объект воздействия (конструкция, состоящая нередко из двух-трех различных материалов) и, во-вторых, среда (в которой последние эксплуатируются). Поэтому оценка степени агрессивности применительно к зда­ниям и сооружениям редко бывает однозначной.

Рассмотрим пример (рис. 1.2)

В одноэтажном промышленном здании с кирпич­ными стенами (красный кирпич на цементно-песчаном растворе), железобетонными колоннами, металличес­кими фермами и сборными железобетонными плита-

ЖЄ. АЕЗОБЄТОІЇ

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Рис. 1.2.

Различные материалы, применяемые в несущих и ог­раждающих конструкциях одного промышленного здания.

ми покрытий газовая среда внутри помещений харак­теризуется следующими параметрами:

Влажность — 80%

Температура —18° С

В атмосфере диоксид серы—до 10 мг/мЗ Хлористый водород — до 8 мг/мЗ Для различных конструктивных элементов здания условия работы и материал отличаются, поэтому бу­дут и разные оценки степени агрессивного воздейст­вия (хотя все они подвергаются воздействию одной атмосферы) что видно из нижеследующего:

Наименование конструкций и материалов

Степень агрессивного воздействия

Не агрес­сивная

Слабо аг­рессивная

Средне аг­рессивная

Сильно аг­рессивная

Стены Кирпич

+

Цементно-песчаный

раствор

+

Колонны Железобетон

+

Плиты

покрытия Железобетон

+

Фермы

покрытия Ст-3

+

Состав и содержание сред, в которых работают конструкции, весьма разнообразен и даже для одно­типных производств, расположенных в различных гео­графических районах, не бывает одинаковым. Поэ­тому используются различные признаки, по которым классифицируется агрессивность среды и коррозион­ные процессы. Так, например, по физическому состо­янию среды делятся на жидкие, твердые, газообраз­ные. Конструкции могут эксплуатироваться в контакте только с жидкой или газообразной средой или одно­временно сразу в трех. Может быть и попеременное воздействие.

В жидких средах эксплуатируются конструкции наливных сооружений (резервуары, емкости), подзем­ные конструкции при наличии грунтовых вод и эле­менты зданий, на которые попадает вода, технологи­ческие растворы, атмосферные осадки (полы, стены, колонны и др.).

Твердые среды: пыль, аэрозоль, соли находятся в воздухе во взвешенном состоянии. Они могут быть основным видом агрессивных воздействий для неко­торых типов зданий и сооружений (рис. 1.3)

Коррозионная опасность твердых сред определя­ется их гигроскопичностью и степенью растворимости в воде.

Большинство конструкций промышленных зданий и сооружений не могут контактировать со средой, находящейся только в одном агрегатном состоянии. По мере изменения атмосферных, гидрогеологичес­ких или технологических условий происходят измене­ния характера действующих сред.

Типичный пример — атмосферные воздействия, где среда может действовать в любом из трех агрес­сивных состояний: жидком (осадки), твердом (пыль), газообразном (составляющие воздуха).

Выявить наиболее опасные для конструкций со­четания агрессивных сред и продолжительность воз­действия является первоочередной задачей при раз­работке антикоррозионной защиты.

Деление по физическому состоянию удобно для

Подпись: срЕДЫ ГАЗООБРАЗНЫЕ срнікі ТВЕРДЫЕ СРЕДЫ Рис. 1.3 Воздействие агрессивных сред в различном агрегатном состоянии на элементы зданий и сооружений 1. Закрытое здание 2. Открытая этажерка. 3. Подземный резервуар. 4. Склад минеральных удобрений

четкого рассмотрения коррозионных процессов и систематизации требований по показателям агрессив­ности, поэтому она и принята для строительных мате­риалов.

Существует также классификация по условиям воздействия и характеру протекания процесса:

Атмосферная коррозия, которая, в свою оче­редь, может иметь место на открытом воздухе; под навесами; в неотапливаемых и отапливаемых здани­ях. Атмосферную коррозию иногда подразделяют по виду загрязнений (сельская, промышленная, город­ская, приморская).

Подземная (почвенная) коррозия — разрушение материалов в грунтах. В строительстве этот вид кор­розии имеет большое значение, так как распростра­няется на металлические трубы, резервуары, водово­ды, шпунтовые стенки и другие конструкции, соприка­сающиеся с грунтом.

Агрессивность грунтов по отношению к металлу определяется их электропроводностью или удельным омическим сопротивлением, зоной влажности, хими­ческим составом, пористостью и др. Нормирование агрессивности при почвенной коррозии и коррозии, вызываемой блуждающими токами, выполняется по специальным нормативным документам. [5]

Подводная, которая в свою очередь может быть: при полном погружении; при неполном погружении; при переменным погружении

Классификация по характеру коррозионных по­вреждений:

Коррозия металла: равномерная, неравномерная, ще­левая, контактная и др.; в железобетоне: коррозия в зоне трещин, при взаимодействии реакционных за­полнителей с цементным камнем, при замораживании и оттаивании.

Могут быть и другие признаки, в зависимости от той задачи, которая стоит перед специалистами, ре­шающими проблему долговечности строительных кон­струкций.

Например, в отапливаемых зданиях протекание
коррозионных процессов следует рассматривать одновременно с теплофизическими процессами. При этом оценка агрессивности среды выполняется раз­дельно: для конструкций внутри помещений и для наружных ограждений.

В свою очередь, применительно к наружным ог­раждающим элементам зданий среду можно подраз­делять на внешнюю — представляющую всю совокуп­ность климатологических воздействий (солнечная ра­диация, осадки, низкие температуры, пылевые отло­жения) и внутреннюю — атмосфера помещения (мик­роклимат).

Для некоторых сооружений, например, заглуб­ленных наливных резервуаров, внутренней средой яв­ляется заполняющая их жидкость, а внешней — грун­ты или подземные воды.

По характеру основного вида коррозионной на­грузки большинство строительных конструкций можно разделить на две большие группы: подвергающиеся атмосферным воздействиям (паро-газовые, твердые и жидкие среды) и конструкции, подвергающиеся воз­действию преимущественно технологических жидких сред (растворы кислот, щелочей, солей).

Во вторую группу могут быть отнесены резерву­ары, полы, технологическое оборудование с жидкими средами. Контакт таких сред со сталью, бетоном и железобетонном без защитных покрытий недопустим. Наибольший объем конструкций, требующих защиты, приходится на первую группу. Для прогнозирования коррозионных процессов при атмосферных воздейст­виях важно выявить взаимосвязь влажности воздуха с влажностным состоянием материала (бетон, кирпич, асбестоцемент, дерево) или характером пленки влаги на поверхности (сталь, алюминий и др.).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *