Пособие по проектированию защиты от коррозии бетонных и железобетонных строительных конструкций (к снип 2.03.11-85)

суточными, месячными и годовыми изменениями условий эксплуатации;

климатическим районом строительства трубы;

способом возведения несущего ствола.

Для железобетонного ствола дымовых и газодымовых труб с агрессивными газообразными средами, содержащими соединения серы, необходимо применять бетон на сульфатостойком портландцементе или сульфатостойком портландцементе с минеральными добавками. Допускается применение портландцементов с минеральными добавками, в клинкере которых содержание трехкальциевого алюмината c₃a не превышает 7 % и общее количество C₃A + C₄AF £ 22 %.

В качестве заполнителей для бетона труб следует применять фракционированный щебень плотных и прочных невыветренных изверженных пород водопоглощением не более 0,5 % и кварцевый или полевошпатовый песок с модулем крупности не менее 2,2.

Требования к материалам и бетону труб приведены в «Инструкции по возведению монолитных железобетонных труб и башенных градирен» (ВСН 430-82 ММСС, СССР).

Применение материалов с другими характеристиками для приготовления бетона несущих стволов труб производится по согласованию с проектной организацией.

Защиту внутренней поверхности стволов железобетонных дымовых и газодымовых труб, а также наружных поверхностей участков зоны окутывания при температуре до 80°С следует выполнять в зависимости от степени агрессивного воздействия среды лакокрасочными покрытиями на основе эпоксидных, эпоксидно-каменноугольных, полиуретановых, бутилкаучуковых и других пленкообразующих, применяемых для получения высоконаполненных утолщенных мастичных и обычных лакокрасочных покрытий по табл. 19. Как правило, следует предусматривать лакокрасочные материалы заводского производства: эпоксидной шпатлевки ЭП-00-10, эпоксидных эмалей ЭП-140, ЭП-582, ЭП-917 и эпоксидно-каменноугольных эмалей ЭКП, полиуретанового лака УР-231, бутилкаучуковых мастик и др.

Для защиты участков железобетонных стволов труб, на которых возможно образование конденсата от удаляемых газов, следует применять листовые и рулонные защитные покрытия: полиизобутилен, бутилкаучук и др., наклеиваемые на изолируемую поверхность в два слоя. От температурного воздействия дымовых газов, а также для обеспечения эффективной защиты при использовании листовых и рулонных материалов необходимо устройство прижимной футеровки.

В условиях непосредственного воздействия паров серной и других кислот с температурой до 50 °С следует применять мастики на основе бутилкаучука. Общая толщина двухслойного бутилкаучукового покрытия составляет 4—5 мм. Толщина первого грунтовочного слоя — 1 ¸ 1,5 мм. Второй покровный слой (с добавкой антофилитового асбеста) наносится на изолируемую поверхность шпателем. В качестве растворителя применяется гексан.

Для таких же условий эксплуатации, но при температуре отходящих газов >50°С (100 — 140°С), несущий железобетонный ствол трубы рекомендуется защитить фторлоноэпоксидным лаком ЛФЭ-32х (ТУ 6-05-1884-80).

Покрытие из цементно-песчаного раствора, наносимого методом полусухого торкретирования или пневмобетонирования, применяется при подготовке поверхности бетона или кирпичной кладки, для нанесения антикоррозионной защиты, а при отсутствии в отходящих газах агрессивных составляющих — в качестве самостоятельной защиты.

При повышенной влажности отходящих газов, но в отсутствии агрессивных составляющих, применяются торкрет-смеси из вяжущего, мелкого заполнителя, пластификатора и воды. В качестве вяжущего используется портландцемент или пластифицированный портландцемент марки не ниже 400, соответствующий требованиям ГОСТ 10178—85, с нормальной густотой цементного теста не более 27 %. Для улучшения качества торкрет-бетона рекомендуется добавлять в воду лигносульфонат технический (0,15 % массы цемента) или мылонафт (0,2 % массы цемента).

При наличии в отходящих газах агрессивных компонентов применяются кислотоупорные торкрет-штукатурки в соответствии с ВСН 421-81 ММСС СССР «Инструкция по составам, технологии изготовления и укладки кислотоупорных торкрет-штукатурок».

В зависимости от режима работы трубы и химического состава газов футеровка выполняется из глиняного кирпича на цементно-песчаном, цементно-глиняном или кислотоупорном растворе; из шамотного кирпича на цементно-шамотно-глиняном растворе; из кислотоупорного кирпича на кислотоупорном растворе.

Для футеровки вентиляционных железобетонных труб должны быть применены фасонная кислотоупорная керамика и кислотоупорный кирпич на полимерной или кислотостойкой замазке.

Футеровку железобетонных стволов труб при отводе продуктов сгорания природного газа, не содержащих агрессивных компонентов, с температурой 70—250 °С следует выполнять из лекального или обыкновенного глиняного кирпича на цементном растворе марки не ниже 50.

Футеровку железобетонных стволов труб при отводе дымовых газов, содержащих 0,05 — 0,4 % SO₂ и до 0,008 % SO₃ с температурой выше точки росы и не образующих в стволе конденсата кислот (на футеровке), следует выполнять из лекального или глиняного или кислотоупорного кирпича на цементном или кислотоупорном растворе марки не ниже 50.

Футеровку железобетонных стволов труб при отводе дымовых газов, содержащих 0,05 — 0,4% SO₂, до 0,01 % SO₃ и окислов азота с температурой 70 — 150 °С и способных образовывать на поверхности кислотный конденсат, следует выполнять из кислотоупорного кирпича на кислотоупорном растворе с устройством в местах сопряжений слезниковых поясов из кислотоупорной керамики или из блоков легкого кислотоупорного бетона на калиевом или натриевом жидком стекле, модифицированного уплотняющими добавками. Стыки блоков заполняются кислотоупорным раствором.

Футеровку железобетонных стволов труб при отводе дымовых газов с температурой 300 °С и выше следует выполнять из шамотного кирпича на цементно-шамотном растворе.

Заполнение зазоров в узлах сопряжения звеньев футеровки выполняется теплостойкой мягкой резиной или битумно-асбестовыми составами, обладающими эластичными свойствами в широком интервале температур.

В двухслойных конструкциях дымовых труб, представляющих собой несущий ствол из тяжелого портландцементного бетона и расположенную вплотную к нему монолитную футеровку, в качестве футеровки должны применяться легкие полимерцементные или полимерсиликатные бетоны.

В слабоагрессивных средах рекомендуется футеровка из легкого полимерцементного бетона повышенной коррозионной стойкости с добавкой водорастворимой ацетоноформальдегидной смолы АЦФ ЗМ (ТУ 59.02.039.57—83).

В средне- и сильноагрессивных газовых средах рекомендуется несущий ствол защищать полимерсиликатным бетоном.

Подземные трубопроводы

5.3 (2.61). В настоящем разделе излагается защита от коррозии подземных трубопроводов, выполненных из железобетонных труб:

напорных виброгидропрессованных (ГОСТ 12586.0—83);

со стальным цилиндром РТНС (ТУ 33-6-82);

со стальным цилиндром, пропитанных петролатумом (ГОСТ 26819—86).

Указанные трубы предназначены для транспортирования неагрессивных по отношению к бетону стальной арматуре жидкостей и эксплуатации в неагрессивных грунтах или грунтовых водах; в агрессивных средах для обеспечения их долговечности следует предусматривать меры защиты от коррозии стальной арматуры и бетона.

Степень агрессивного воздействия внутренней или внешней жидкой агрессивной среды по отношению к бетону виброгидропрессованных труб устанавливается по табл. 5(5), 6(6). При этом в защитном слое марка бетона труб по водонепроницаемости должна приниматься со стороны внешней и внутренней поверхностей соответственно не ниже W4 и W6.

Для труб со стальным цилиндром марка бетона по водонепроницаемости должна быть не ниже W4.

По отношению к стальным элементам железобетонных труб внутренняя или внешняя среда считается агрессивной по содержанию хлор-ионов (в транспортируемой жидкости, грунтовых водах или выше уровня грунтовых вод в поровой влаге грунтов), мг/л:

для виброгидропрессованных труб св. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500;

для труб со стальным цилиндром, не пропитанных

петролатумом, при марке по водонепроницаемости

защитного слоя бетона более W4 и допустимой ширине

раскрытия трещин 0,1мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . св. 300;

при марке по водонепроницаемости защитного слоя

бетона менее W4 и допустимой ширине раскрытия трещин

0,2 мм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . св. 150;

для труб со стальным цилиндром, пропитанных

петролатумом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . св. 500

Для защиты от коррозии бетона труб следует предусматривать при слабой степени агрессивного воздействия лакокрасочные или мастичные покрытия, а при средней или сильной степени агрессивного воздействия — утолщенные мастичные покрытия или пропитку.

Все защитные покрытия должны обладать механической прочностью.

При содержании хлорид-ионов в грунтовых водах или выше уровня грунтовых вод в поровой влаге грунтов менее или равных величин, указанных выше, стальные элементы железобетонных труб подземных трубопроводов (арматура, стальной цилиндр, закладные детали) можно не защищать от коррозии.

При содержании хлорид-ионов более величин, указанных выше, необходимо применять электрохимическую защиту от коррозии.

Электрохимическая защита подземных трубопроводов предусматривается от электрокоррозии и от почвенной коррозии.

Защиту металлических элементов железобетонных трубопроводов от электрокоррозии следует выполнять в анодных и знакопеременных зонах при обнаружении опасных значений потенциала «арматура—бетон» или плотности тока утечки с арматуры по табл. 24(14) в соответствии с требованиями разд. 6 настоящего Пособия.

Защиту подземных трубопроводов от почвенной коррозии следует осуществлять катодной поляризацией с помощью установок катодной защиты или протекторов, которые могут использоваться самостоятельно или в комплексе друг с другом.

Катодную поляризацию труб следует осуществлять так, чтобы создаваемые на поверхности металлических элементов защитные поляризационные потенциалы были (по абсолютной величине) не ниже — 0,85 В и не выше — 1,1 В по медносульфатному электроду сравнения.

Защитные поляризационные потенциалы на поверхности металлических элементов труб следует измерять в специально оборудованных контрольно-измерительных пунктах, устанавливаемых с интервалом 150 — 200 м, по методике прил. 2 к ГОСТ 9.015—74*.

На трубопроводах, подлежащих электрохимической защите, следует выполнять мероприятия по созданию непрерывной продольной электрической проводимости по металлу. Для этого металлические элементы отдельных труб (арматура, стальные цилиндры) должны соединяться металлическими перемычками. Электрическое сопротивление перемычки не должно превышать электрического сопротивления 1 м трубопровода.

Установки электрохимической защиты (катодные станции, анодные заземления, протекторы, датчики электрохимического потенциала, неполяризующиеся электроды сравнения, кабели) должны соответствовать ГОСТ 9.015—74*.

Для электрохимической защиты виброгидропрессованных труб рекомендуется использовать автоматические катодные станции акс, импульсные катодные станции ИКС, типовые катодные станции малой мощности КСС-150, КСС-300, КСС-600, КСГ-500, для протекторной защиты — протектор МП-10, для дренажной защиты — поляризованные электродренажи ПГД-200, ПГД-100, ПГД-60.

6. ОСОБЕННОСТИ ЗАЩИТЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ ЭЛЕКТРОКОРРОЗИИ

6.1 (2.62—2.65). Защита от электрокоррозии должна быть предусмотрена:

а) при наличии блуждающих токов от установок постоянного тока для:

железобетонных конструкций зданий и сооружений отделений электролиза;

конструкций сооружений электрифицированного на постоянном токе рельсового транспорта;

трубопроводов, коллекторов, фундаментов и других протяженных подземных конструкций зданий и сооружений, расположенных в поле тока от постороннего источника;

б) от действия переменного тока:

при использовании железобетонных конструкций в качестве заземляющих устройств;

для железобетонных конструкций железнодорожного транспорта, электрифицированного на переменном токе.

Опасность коррозии блуждающими токами следует устанавливать по основным показателям — величинам потенциала «арматура—бетон» или по плотности тока утечки с арматуры. Основные показатели опасности приведены в табл. 24.

Таблица 24(14)

Основные показатели опасности в анодных и знакопеременных зонах*

Конструк­ции

Здания и сооружения

потенциал арматура¾бетон по отношению к медносульфатному электроду, В

плотность тока утечки с арматуры, мА/дм²

Подзем­ные

Указанные в п. 2.62 при содержании Сl^¾ в грунтовой воде до 0,2 г/л**

Св. 0,5

Св. 0,6

Надзем­ные

Отделений электро­лиза расплавов, соо­ружения промыш­ленного рельсового транспорта

Св. 0,5

Св. 0,6

Отделений электро­лиза водных раство­ров

Св. 0,0

Св. 0,6

Магистрального и пригородного желез­нодорожного транс­порта, электрифици­рованного на посто­янном токе

Опасность отсутствует

* Приведенные показатели действительны при условии защиты арматуры бетоном в конструкциях с шириной раскрытия трещин не более указанной в п. 2.67. При наличии в защитном слое бетона трещин с шириной раскрытия более указанной в п. 2.67, показатели опасности электрокоррозии следует принимать по ГОСТ 9.015—74*.

** Определение содержания ионов хлора в грунтовой воде производится в соответствии с ГОСТ 9.015—74.*

Опасность коррозии блуждающими токами допускается оценивать также по косвенным показателям (ток утечки с арматуры, электрическое сопротивление цепи заземления и т. п.).

Косвенные показатели наиболее часто используются для оценки опасности электрокоррозии в анодных и знакопеременных зонах подземных частей железобетонных конструкций сооружений железнодорожного транспорта, электрифицированного на постоянном токе (табл. 25).

Таблица 25

Косвенные показатели опасности электрокоррозии

Наименование конструкций

электрическое соп­ротивление цепи заземления на каж­дый вольт среднего значения положи­тельных потенциалов «рельс—земля» или «трос—земля», Ом/В, менее

ток уте­чки мА, свыше*

элект­рическое сопро­тивление цепи за­земления, Ом, ме­нее

Железобетонные опоры контактной сети с индиви­дуальным заземлением на рельсы

25

40

—

Железобетонные опоры контактной сети при груп­повом соединении тросом: без заземления троса на рельсы или с заземлением троса на рельсы через иск­ровые промежутки (ИП), диодные заземлители (ЗД) и т. п. устройства при длине троса, м:

до 600

Опасность отсутствует

св. 600 до 1500

¾

¾

10

» 1500

—

—

100

Бетонные и железобетон­ные фундаменты металли­ческих опор контактной сети с индивидуальным заземлением на рельсы

25

40

¾

Бетонные и железобетон­ные фундаменты металли­ческих опор контактной сети при групповом соеди­нении опор тросом: без заземления троса на рельсы или с заземлением троса на рельсы через иск­ровые промежутки (ИП), диодные заземлители (ЗД) и тому подобные устройс­тва при длине троса, м:

до 600

Опасность отсутствует

более 600

25

40

¾

Бетонные фундаменты све­тофоров

400

2,5

—

Железобетонные мачты светофоров, фундаменты релейных шкафов

100

10

—

* Средний за время измерения.

Опасность коррозии переменным током промышленной частоты для конструкций, используемых в качестве заземляющих устройств, определяется плотностью тока, длительно стекающего с внешней поверхности арматуры подземных конструкций в грунт, превышающей 10 мА/дм².

Состояние железобетонных конструкций зданий и сооружений отделений электролиза и железобетонных конструкций электрифицированного на постоянном токе рельсового транспорта является заведомо опасным, в связи с чем при проектировании этих конструкций следует в обязательном порядке предусматривать мероприятия по защите от электрокоррозии, а в период эксплуатации производить контроль за коррозионным состоянием с целью установления опасности электрокоррозии и необходимости осуществления дополнительных мероприятий по защите.

Опасность электрокоррозии подземных железобетонных конструкций, расположенных в поле тока от постороннего источника, и необходимость их защиты от электрокоррозии должны быть установлены: при проектировании — по результатам расчета плотности тока утечки с арматуры или по результатам электрических измерений потенциалов «арматура—бетон» и «арматура—земля», имеющихся на трассе (площадке) аналогичных подземных железобетонных конструкций зданий и сооружений; в период эксплуатации — по результатам электрических измерений.

6.2(2.66—2.70). Способы защиты железобетонных конструкций от коррозии блуждающими токами подразделяются на группы:

I — ограничение токов утечки, выполняемое на источниках блуждающих токов;

II — пассивная защита, выполняемая на железобетонных конструкциях;

III — активная (электрохимическая) защита, выполняемая на железобетонных конструкциях, если пассивная защита невозможна или недостаточна.

При проектировании железобетонных конструкций зданий и сооружений отделений электролиза и сооружений электрифицированного на постоянном токе рельсового транспорта следует предусматривать способы защиты от электрокоррозии I и II группы.

Мероприятия I группы по ограничению токов утечки выполняются на источниках блуждающих токов в соответствии с ГОСТ 9.015—74* и прил. 10 настоящего Пособия.