Бетоны. Бетоноведение

Ремонт и гидроизоляция железобетонных изделий

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Железобетон является материалом, который применяют при возведении резервуаров для жидкостей, но жидкости в большинстве емкостей для химических веществ агрессивны по отношению к бетону как на портландцементе, так и на глиноземистом цементе. Следовательно, несущую оболочку емкости нужно обеспечить защитной облицовкой.

Основные принципы выбора типа защитного покрытия изложены во введении к этой главе. В нем также рассмотрены данные о возможном воздействии на бетон с портландцементом ряда обычно применяемых химических веществ. Некоторые из них лишь слабоагрессивны, другие оказывают на бетон весьма интенсивное воздействие и быстро вызывают в нем серьезные повреждения. Поэтому для защиты бетона необходимо устраивать прочную непроницаемую облицовку. При выборе материала для защитного покрытия, которое наиболее удовлетворительно отвечало бы предъявляемым требованиям, необходимо пользоваться рекомендациями инженеров-строителей и химиков промышленных предприятий.

Хотя защитную облицовку наносят после сооружения несущих конструкций, тип и метод ее нанесения должны быть определены на начальном этапе проектирования. Существенно, чтобы инженер представлял основные принципы нанесения покрытий и их работы.

Защитные облицовки для 'бетонных емкостей обычно выполняют из химически стойкого кирпича и плиток, эпоксидных, полиуретановых и других органических полимеров, рулонного пластифицированного полнвпнилхлорида. Общие сведения об облицовке емкостей для агрессивных веществ упомянутыми материалами, а также стеклом, каучуком, нержавеющей сталью и никелем даны в Британских нормах.

Недавно появились эластичные полиуретановые и эпоксидные смолы, обладающие определенной степенью эластичности. В некоторых случаях полностью сцепленное с бетонным основанием покрытие, нанесенное по месту, имеет ряд преимуществ перед покрытием  из  предварительно изготовленных  рулонных

Примером материала, который эластичен, хорошо сцепляется с бетоном, исключительно жароупорен и обладает высокой устойчивостью к химической агрессии, является фторэластомер, использованный для покрытий внутренних поверхностей двух дымоходов в Дрэкс Пауа Стейшн, краткое описание которого можно найти в предыдущем разделе.

Автору известна общая площадь бетонных емкостей, на которую были нанесены защитные покрытия из вышеупомянутых Материалов, но подрядчики, специализирующиеся в этой области, сообщают, что   самыми   популярными    материалами являются химически   стойкие кирпич и плитки, уложенные на растворах.

Последствия разрушения защитного покрытия могут быть очень серьезными, и поэтому в некоторых случаях целесообразно устраивать сплошную изоляцию между несущей оболочкой и внутренним защитным покрытием. Так как эта изоляция выполняет роль дополнительного защитного слоя, она должна быть достаточно стойкой к агрессивному воздействию веществ, находящихся в емкости. Внутренняя кирпичная облицовка противодействует химической агрессии и защищает изоляцию от механического износа и прямого воздействия высоких температур. Облицовка емкостей для агрессивных веществ весьма специфична для каждого отдельного случая, так как диапазон химических веществ, применяемых в промышленности, весьма широк, а жидкости, содержащиеся в емкостях, часто имеют высокую температуру. Изоляцию выполняют из таких материалов, как свинец, каучук, битум, рулонные пластмассы, стеклопластики, эпоксидные и полиуретановые смолы.

В качестве химически стойких растворов обычно применяют цементно-песчаные на глиноземистом цементе, силикатные, затворенные на натриевом или калиевом жидком стекле, с инертными наполнителями и ускорителями твердения, полимер-растворы и растворы на каучуковом латексе (естественном или искусственном) с инертными наполнителями и кварцевым песком. Полимеррастворы составляют, как правило, на основе эпоксидных, полиэфирных, фенолоальдегндных и фурановых смол.

Поставщики различных материалов для облицовок и изоляции в своих спецификациях перечисляют химические вещества, которые безопасны для их материалов. В эти спецификации, как правило, включают концентрацию и температурный диапазон. Однако бывают случаи, когда поставщик имеет очень ограниченную информацию о поведении материала в заданных условиях эксплуатации. В таких ситуациях приходится идти на риск или (если позволяет время) проводить серию ускоренных испытаний. Точные экспериментальные данные при таких ускоренных испытаниях получить трудно. Составление программы и расшифровка результатов имеют много    подводных камней.

В тех случаях, когда в емкостях содержатся особенно агрессивные жидкости, автор считает целесообразным предусматривать возможность осмотра наружной поверхности стен и нижней поверхности днища в процессе эксплуатации. Таким образом, при появлении течи (а такую возможность никогда нельзя полностью исключать) ее можно срочно заделать на раннем этапе, не допуская серьезного повреждения сооружения.

Эпоксидные покрытия

Как правило, эпоксидные смолы применяют для защиты бетона от химической агрессии. Кроме того, эти покрытия часто используют в тех случаях, когда нужно исключить возможность загрязнения находящейся в емкости жидкости продуктами выщелачивания бетона. Вследствие своей очень гладкой и непроницаемой поверхности эпоксидные покрытия дают возможность проводить очистку и освобождать емкости от ила быстро и эффективно.

Эпоксидную смолу, применяемую для облицовки бетонных емкостей, обычно наносят по месту щеточным валиком или путем безвоздушного распыления. Существенным условием получения качественного покрытия является тщательная подготовка бетонной поверхности, ибо в большинстве случаев эпоксидные покрытия разрушаются вследствие нарушения сцепления, неправильной подготовки поверхности. Основное требование-— поверхность должна быть чистой, т. е. все рыхлое цементное молоко и вся грязь должны быть удалены.

Смолы обычно окрашивают. Когда такой материал используют в емкостях для агрессивных веществ, существенно, чтобы сам пигмент был устойчив к воздействию химических веществ, находящихся в емкости.

В покрытии не должно быть точечных отверстий, толщина его должна быть достаточной, чтобы обеспечить прочность на истирание. Толщина эпоксидного покрытия зависит от функционального назначения емкости. Минимальная толщина — 0,5 мм, в некоторых случаях она увеличивается до 1 мм и более. Такие покрытия устраивают в несколько слоев. Каждый последующий слой наносят после того, как предыдущий слой высохнет^ и из него улетучится растворитель.

Эпоксидные смолы устойчивы к воздействию многих химических веществ. Данные, рассмотренные ниже, носят общий характер; каждый случай применения эпоксидных покрытий имеет свои особенности.

Эпоксидные смолы устойчивы к воздействию большинства кислот (исключение составляют кислоты, обладающие высокой окислительной способностью) и щелочных растворов. Однако крепкие растворы солей хлорноватистой кислоты могут оказывать на них разрушительное воздействие. Эпоксидные смолы устойчивы к действию многих растворителей, но их не следует применять для облицовки емкостей, в которых содержатся хлорированные углеводороды или фенолы.

Устойчивость к температурным воздействиям эпоксидных смол изменяется в зависимости от их состава, но обычно смолы с естественным отверждением можно использовать при температурах до 90е С. Однако коэффициент термического расширения у эпоксидных смол значительно выше, чем у бетона, поэтому ими нельзя пользоваться при широком диапазоне температур. Обычно эпоксидные смолы не отверждаются прн температурах ниже 5е С, и это может вызвать задержку при их нанесении в холодную погоду.

В случае когда требуются толстослойные покрытия, т. е. покрытия, необходимая толщина которых должна быть получена при минимальном количестве слоев, целесообразно использовать соответствующие каменноугольные эпоксидные смолы.

Покрытия из пластифицированного рулонного поливинилхлорида

Физические и химические свойства пластифицированного ПВХ в значительной степени зависят от количества и типа использованных пластификаторов, вводимых в материал для придания ему эластичности, мягкости, прочности на растяжение и упругости. Содержание и тип пластификатора могут также оказывать значительное влияние :на химическую стойкость рулонного ПВХ. Некоторые химические вещества имеют тенденцию выщелачивать пластификаторы или соединяться с некоторыми из них, что приводит к серьезным повреждениям листового материала.

Максимальная безопасная рабочая температура в емкостях, облицованных рулонным ПВХ, равна примерно 60е С. При условии правильного подбора составляющих материал устойчив к воздействию многих -слабых кислот и щелочей при температуре окружающей среды и поэтому весьма важно не превышать «расчетной» температуры. При рассмотрении возможности использования рулонного ПВХ необходимо исследовать химический состав жидкости, с которой он будет в контакте, и ма; симальную рабочую температуру. Все полученные данные ел дует сообщить фирме-изготовителю материала.

Если в резервуарах для воды поливиннлхлоридную обл цовку часто применяют в виде «свободных мешков», в емкостях для агрессивных веществ принято прикреплять ее к бетонному основанию. Все углы и ребра следует округлить; внутренняя поверхность бетона, на которую наносят рулонное покрытие, должна быть гладкой, без шероховатых участков и острых выступов. Проволочной щеткой с поверхности бетона удаляют все слабое цементное молоко. До нанесения покрытия бетон следует хорошо просушить. Нанесение рулонного ПВХ на влажный или сырой бетон, вероятно, приведет к потере сцепления.

Если емкость заглублена в грунт и может подвергаться наружному гидростатическому давлению, необходимо обеспечить полную гидроизоляцию стен и пола до нанесения покрытия. В противном случае наружное гидростатическое давление может вытолкнуть облицовку из проектного положения, когда емкость будет пустой, а установить покрытие в исходное положение вновь практически невозможно.

В ряде производств, включая электростанции, имеются устройства для циркуляции охлаждающей воды с емкостями для обеспечения большей теплоотдачи за счет испарения. По таким установкам проходит большое количество воды, но иногда на этапе проектирования уделяют мало внимания возможному воздействию   воды на  бетонные   емкости, трубопроводы

В установках часто используют «епитьевую воду; она поступает из рек и каналов и весьма мало подвергается очистке. В результате испарения в воде накапливаются соли, в основном сульфаты и хлориды. Температура воды значительно выше температуры окружающей среды, а величина рН иногда падает намного ниже нейтрального значения 7, означая, что вода стала кислой.

Ранее в этой книге уже говорилось о том, что бетон на портландцементе обладает потенциальной неустойчивостью к воздействию кислот; степень воздействия зависит от многих факторов, которые 'были подробно рассмотрены в начале этой главы. В ситуациях, рассмотренных выше, охлаждающая вода может быть очень агрессивной к бетону на портландцементе. Во избежание этого нужно принимать следующие меры предосторожности   (в отдельности или в сочетании):

а)         воду следует очищать так, чтобы концентрация солен в

растворе не достигала опасных пределов;

б)         бетон должен быть самого высокого качества: минималь

ный расход цемента 400 кг/м3,- максимальное водоцементное

отношение 0,45, тщательное уплотнение и соответствующий ре

жим выдерживания;

в)         необходим дополнительный слой бетона .или торкрет-бето

на соответствующей толщины;

г)         требуется защитное гидроизоляционное покрытие соот

ветствующей толщины, отвечающее требованиям рабочих усло

вий установки;

д)         следует использовать бетон на глиноземистом цементе

в качестве монолитного покрытия или в защитном слое торкрет

бетона (в этом случае необходимы рекомендации фирмы-

изготовителя).

Подробное описание защиты и ремонта бетонных полов в промышленных зданиях читатель может найти в книге «Полы— конструкция и отделочные работы» (см. библиографию в конце этой главы). Однако автор считает целесообразным дать краткий обзор основных вопросов и рекомендации, которые могут оказаться полезными при их решении.

Проблему защиты бетонных полов от химического воздействия можно разделить на две части: расплескивание агрессивных веществ на пол во время технологического процесса и использование полов для хранения материалов, агрессивных к бетону и стальной арматуре.

Расплескивание

В данном случае достаточно обеспечить защиту только тех участков пола, где происходит расплескивание. В качестве защиты можно применять дополнительный слой бетона на глиноземистом цементе или портландцементе (используется тот, который более устойчив к данному виду агрессии) или изготовленные прессованием бетонные плиты или плитки, которые также будут выполнять функцию дополнительного слоя. Во многих случаях точно определить степень агрессивного воздействия на полы не представляется возможным. В этих случаях целесообразно устраивать такое покрытие пола, которое дает возможность ремонтировать его ^небольшими участками. Если повреждение не распространилось глубже покрывающего слоя, то разупрочнения несущей плиты не произойдет. Сборные пли-ты^и плитки можно быстро и легко заменять так, что нерабочий период сводится к минимуму. Ремонт монолитных бетонных покрытий можно также проводить в течение уикенда с помощью бетона или раствора на глиноземистом или сверхбыст-ротвердеющем портландцементе. При правильном дозировании и выдерживании бетона или раствора на глиноземистом цементе он через 24 ч набирает почти максимальную прочность.

Глиноземистый цемент более устойчив к действию слабых кислот и сульфатов в растворе, чем портландцементы. Следует отметить, что плитки и плиты нужно укладывать очень тщательно, но даже и в этом случае швы иногда разрушаются быстрее, чем сами элементы.

Места для складирования

Когда агрессивные или потенциально агрессивные материалы складируют на полу в непосредственном контакте с бетоном, часто происходит его коррозия. У многих вызывает удивление, почему такие вещества,   как   сухие    удобрения, сахар фрукты и овощи, разрушают качественный бетон. Теоретически, если складируемый материал и бетон содержать в абсолютно сухом состоянии, коррозия ие произойдет. На практике таких идеальных условий не существует, так как вода всегда присутствует в той или иной форме. Многие вещества легко впитывают влагу, и слой, примыкающий непосредственно к полу, превращается во влажную липкую массу, .которая фактически скрывает происходящую в бетоне коррозию до тех пор, пока не произойдет значительного разрушения.

Сахар и все соединения аммония в жидкой фазе разрушают бетон. Поваренная соль не агрессивна к бетону, но весьма агрессивна к черным металлам. Поэтому через любые трещины или дефекты к поверхности бетона растворы соли могут проникать к арматуре, что влечет за собой серьезные последствия. Сок всех фруктов и овощей кислотен и оказывает агрессивное воздействие на цементный камень.

Как и в случае расплескивания агрессивных веществ, часто не представляется возможным предсказать степень разрушения за определенный период времени. В данной ситуации остается либо ничего не предпринимать и идти на риск значительных повреждений с последующим перемещением складируемых материалов в другое место на время ремонта, либо предусмотреть устройство временного дополнительного слоя из монолитного или сборного бетона или более дорогого верхнего слоя (покрытия), состав которого специально подобран так, чтобы быть устойчивым к действию определенных химических веществ.