H 2 O

ЗАО «Диагностика и Контроль»
«Коррозионный износ строительных конструкций
зданий и сооружений
на объектах химической промышленности»
ГАЛЕЕВ Равиль Мирсаяфович
Руководитель экспертно-технического центра
«Диагностика и Контроль»,
инженер-строитель, кандидат экономических наук,
эксперт по ПБ.
III Международная научно-практическая конференция
«Промышленная безопасность на
взрывопожароопасных и химически опасных
производственных объектах».
17-20 февраля 2009 года,
г. Уфа , Россия
Удельный вес несущих и ограждающих конструкций,
эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, по отраслям в
процентах составляет:
в металлургической
– 30%
в химической
– 70%
в машиностроительной
– 15%
в целлюлозно-бумажной – 30%
в пищевой
– 20%
Годы
3
Число аварий, происшедших на территории РФ за
период 1995-1999 гг.
Число аварий за год
50
40
30
20
10
0
1995
Общее
1996
1997
1998
1999
Годы
на производственых объектах
4
Воздействие на глинистые грунты кислых
растворов характеризуется следующими
реакциями:
Al2O3 + 6H3O+ + 3H2O = 2[AC (H2O)6]3+ - комплекс,
Al2O3+6OH+3H2O = 2[AL(OH)6]3-- - комплекс;
SiO2+2KOH = K2SiO3+H2O - не взаимодействует ни с водой, ни с
кислотой.
CaCO3+H2SO4 = CaSO4+CO2+H2O – кальцит,
} легкорастворимая соль
MgCO3 +H2SO4 = MgSO4+CO2+H2O – магнезит.
При действии серной кислоты H2SO4 на Al2О3
Al2О3+3Н2SO4+9H2O = [Al(H2O)6]2.(SO4)3 – вся вода в связанном
состоянии;
увеличение объема в N раз вызывает сильное пучение
грунтов.
При действии щелочи KOH
Al2O3+6KOH+4H2O = 2K3[Al (OH)6]+H2O – при диссоциации на
ионы образуются сильные электролиты.
Воздействие щелочей на песчаные грунты
характеризуется следующими реакциями:
СОСТАВ СИЛИКАТНОЙ ГРУППЫ ГРУНТОВ
SiO2 – ортосиликат
(SiO3)2n - метасиликат
Si2O6-7 – дисиликат
SiO2+2KOH=K2SiO3+H2O - полимерсиликат (жидкое стекло)
SiO2+4KOH=K4SiO4+ H2O
SiO4+H2O ↔ HSiO4-4 +OH сильная щелочная реакция, раствор
постоянно превращается в желатинообразную массу.
Воздействие кислот H2SO4 и HCl на известняки
При действии на известняки образуются растворимые
соединения хлорида кальция и сульфата кальция:
CaCO3 + HCl → CaCl2 + H2CO3↑
H2CO3↔ H2O + CO2↑– очень агрессивная,
CaCO3 + CO2+ H2O→Ca(HCO3)2 - рыхлый бикарбонат,
CaCO3 + H2SO4 ↔ Ca SO4 + H2O + CO2↑
Происходит локальное разрушение структуры грунтов.
Падение прочности бетона в строительных
конструкциях вследствие КОРРОЗИИ БЕТОНА I
ВИДА может достигать 40% от первоначальной:
Rb%
100 80 -
60 -
40 -
20 -
0
10
20
30
%
КОРРОЗИЯ БЕТОНА II ВИДА характерна для колонн,
железобетонных плит междуэтажных перекрытий и
фундаментов зданий и сооружений с энергоемким
производством.
Растворы, содержащие хлориды, сульфаты (Cl, SO4
и др.), а также кислоты (H2SO4, HCl, HNO3 и др.),
имея свободный доступ к конструкциям, вызывают
разрушение цементного камня в бетоне путем
обменных реакций и электрохимическую коррозию
арматуры.
КОРРОЗИЯ БЕТОНА III ВИДА возникает в капиллярнопоровом пространстве структуры бетона, образуя
гидросульфоаллюминат, молекулы которого
увеличиваются по сравнению с трехкальциевым
Аллюминатом 3CaO∙Al2O3 в 31 раз.
3CaO ∙ A2O3 ∙ 6H2O +3Ca +3SO4 + 25H2O = 3CaO ∙
Al2O3 ∙ 3CaSO4 ∙ 31 H2O
Давление нарастающих кристаллов вызывает в
железобетонных элементах трещинообразование
изнутри.
Давление нарастающих кристаллов
вызывает в железобетонных элементах
трещинообразование изнутри
При воздействии мороза и воды на конструкции прочность
бетона Rb следует определять с учетом циклического
замораживания + оттаивания. При этом следует учитывать
число переходов через ОоС n в данном климатическом
районе, т.е.
где m – число циклов, соответствующее марке
морозостойкости при Wmax.
КОРРОЗИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
(стены и плиты покрытия), которые эксплуатируются в
жидких средах в условиях повышенной влажности и
конденсата на внутренней поверхности.
Условие
в зданиях и сооружениях долговременной
эксплуатации практически не соблюдается. В
холодный период года миграция влаги через поры
и капилляры идет в сторону холода. В зоне
отрицательных температур в зоне кирпичной
кладки образуется лед, вызывающий расслоение,
которое может вызывать обрушение стен.
Особую опасность при этом представляет собой
также и межкристаллитная коррозия, которая
активно воздействует на сварные соединения
стальных конструкций, а также на стальную
арматуру растянутых элементов железобетонных
преднапряженных конструкций. Особенность
Межкристаллитной коррозии заключается в том,
что она развивается вглубь сечения, не вызывая
разрушения защитного слоя бетона. В результате
происходит мгновенный хрупкий обрыв несущего
элемента.
В качестве примера можно привести состояние
строительных конструкций здания цеха №7
Новомосковского комбината «Оргсинтез» в 2002 г.(рис.1)
Новомосковский комбинат «Оргсинтез» (рис.2)
Новомосковский комбинат «Оргсинтез» (рис.3)
Новомосковский комбинат «Оргсинтез» (рис.4)
Выводы
• Проблема осуществления эффективных капитальных
ремонтов с последующей антикоррозионной защитой
строительных конструкций актуальна в масштабах страны.
• Понятие капитального ремонта должно включать в себя
восстановление эксплутационной способности
конструкций путем их усиления.
• Очевидна необходимость разработки нормативов для
проектирования и оценки агрессивности эксплуатационной
среды строительных конструкций с учетом их
действительного состояния при обследовании.
• Необходима также специальная нормативная методическая
база для обследования и проектирования усиления
конструкций, подверженных коррозионному износу,
которая позволит правильно оценить фактическую степень
агрессивности среды эксплуатации и выявить конкретные
межремонтные сроки для капитального ремонта с учетом
воздействия среды.
Использованная литература:
1. «Госхимпроект» Госстроя СССР, «Научно-технический
отчет о сроках службы строительных конструкций в
условиях агрессивных сред», шифр 2372, 1982 г.
2. «Аварии зданий и сооружений на территории РФ за
1999-2003 годы». Госстрой РФ, 2004 г.
3. «Руководство по определению экономической
эффективности, повышения качества и долговечности
строительных конструкций» НИИЖБ Госстроя СССР.
4. «Научно-технический отчёт о сроках службы
строительных конструкций в условиях агрессивных
сред».
ГОСХИМПРОЕКТ, шифр №2372 от 1982 г.
5. Шестоперов С.В., «Технология бетонов». Изд. «Высшая
школа», 1970 г.
6. Кунцевич О.В., «Исследование физических и
технологических основ проектирования морозостойкости
бетонов». Диссертация, 1967 г.
Использованная литература:
7. Гончаров А.К., Потапов В.К., Луговской Л.Н.,
«Пособие к СНиП» 2.03.11-85 по проектированию
защиты от коррозии каменных, армокаменных и
асбестоцементных конструкций». Стройиздат, 1988 г.
8. «Состояние строительных конструкций зданий и
сооружений промышленных объектов,
эксплуатирующихся в условиях агрессивных сред по
результатам обследования институтом
«Промтехзащита» за период 1981-1991г.г», Госстрой
СССР, дог. № 29114, 1992 г.
9. Алексеев С.Н., Розенталь Н.К. «Коррозионная
стойкость железобетонных конструкций в
агрессивной промышленной среде». М, Стройиздат,
1976 г.
10. «Типовые железобетонные конструкции зданий и
сооружений для промышленного строительства».
Справочники проектировщика, М. Стройиздат, 1981 г.
Благодарю
за внимание!
Вздымай уверенно, Россия,
Заводов, фабрик к ряду ряд,
Коль уфимские сыны такие
За безопасностью следят!
21