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

6.3 (2.71—2.72). Способы защиты от действия переменного тока при использовании железобетонных конструкций в качестве заземляющих устройств заключаются в соединении арматуры всех элементов конструкций (а также закладных деталей, устанавливаемых в железобетонные колонны для присоединения электрического технологического оборудования) в непрерывную электрическую цепь по металлу путем сварки арматуры или закладных деталей, соприкасающихся элементов конструкций (при этом не должна меняться расчетная схема работы конструкций).

Не допускается использование в качестве заземлителей железобетонных фундаментов, подвергающихся воздействию сред средней и сильной степени агрессивного воздействия, а также железобетонных конструкций для заземления электроустановок, работающих на постоянном электрическом токе.

Для защиты от электрокоррозии железобетонных конструкций сооружений рельсового транспорта, электрифицированного на переменном токе, следует предусматривать установку электроизолирующих деталей и устройств, обеспечивающих электрическое сопротивление не менее 10000 Ом цепи заземления опор контактной сети и деталей крепления контактной сети к элементам конструкций мостов, эстакад, тоннелей и т. п. В этом случае опасность электрокоррозии железобетонных конструкций в период эксплуатации не устанавливается, так как указанное электрическое сопротивление, при котором отсутствует опасность электрокоррозии, обеспечивается при выполнении требований, необходимых для нормальной работы рельсовых цепей автоблокировки.

7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ ВЫБОРА ЭФФЕКТИВНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ

7.1. При проектировании защиты от коррозии железобетонных конструкций выбор конструктивных решений, средств и способов защиты в зависимости от вида, степени и условий агрессивного воздействия должен проводиться на основе оценки технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства и эксплуатации. Основной технической задачей при этом является учет функционального назначения производственных зданий и сооружений при обеспечении нормальной эксплуатации размещаемого технологического оборудования и машин в течение длительного срока службы и соответствующих условий производственной среды для работающих.

При сравнении рекомендуемых вариантов защиты следует учитывать периодичность возобновления мер вторичной защиты конструкций, освоение промышленного выпуска и порядок поставки коррозионно-стойких материалов для конкретных объектов строительства. Примерные сроки службы (периодичность возобновления) антикоррозионной защиты поверхностей конструкции в зависимости от условий эксплуатации приведены в табл. 26.

Таблица 26

Конструктивные элементы и способы защиты

Сроки службы защиты (лет) при степени агрессивности воздействия среды

слабой

средней

сильной

Лакокрасочные покрытия:

химстойкие нетрещиностойкие

6

4

3

» трещиностойкие

10

7

5

Покрытия для защиты заклад­ных металлических деталей и стыковых соединений:

лакокрасочные

6

4

3

металлические

15

10

8

комбинированные

20

15

10

Футеровка и облицовка хим­стойкими штучными материа­лами

13

10

8

Пленочные и мастичные (толстослойные) защитные по­крытия

12

9

7

Гидроизоляция (рулонная и обмазочная) и штукатурка

7

4

3

Покрытия полов производст­венных зданий:

цементные и бетонные

10

8

4

асфальтовые и асфальтобе­тонные

8

5

3

керамические и клинкерные

15

13

10

полимербетонные и полиме­рные

20

18

15

Примечание. Указанные сроки службы следует уточнять по результатам натурных наблюдений и экспериментальных исследований.

Предусматриваемые в проекте меры первичной и вторичной защиты должны обеспечивать указанные в табл. 27 межремонтные сроки службы (периодичность капитальных ремонтов) бетонных и железобетонных конструкций — при различных условиях эксплуатации в агрессивных средах.

Таблица 27

Конструкции

Периодичность капитального ремонта (лет) при степени агрессивности воздействия среды

слабой

средней

сильной

Фундаменты массивные

60

40

35

Элементы сборных фундаментов (в том числе сваи, балки)

50

30

25

Стеновые панели и блоки

20

18

15

Колонны и стойки

50

45

40

Фермы, балки, ригели и связи

30

23

18

Плиты покрытий и перекрытий

20

13

15

Капитальным ремонтом считается ремонт, при котором производятся восстановление или частичная замена изношенных за межремонтный срок службы строительных конструкций, состояние которых снижает эксплуатационные характеристики зданий и сооружений или их отдельных частей.

Приведенные сроки возобновления вторичной защиты и периодичность капитальных ремонтов конструкций следует рассматривать как минимальные при соблюдении действующих правил проектирования, строительства и эксплуатации производственных зданий в агрессивных средах.

При применении новых коррозионно-стойких материалов и средств антикоррозионной защиты с использованием достижений науки, техники и передового опыта они могут быть повышены до оптимальных с учетом ожидаемой народнохозяйственной экономической эффективности.

7.2. Методика определения экономической эффективности антикоррозионной защиты строительных конструкций предусматривает сравнение совокупных капитальных вложений и эксплуатационных расходов по вариантам защиты, приведенных к годовой размерности с учетом фактора времени.

Оптимальные меры защиты от коррозии с точки зрения экономичности выявляются сопоставлением приведенных затрат различных вариантов антикоррозионных мероприятий.

Приведенные затраты по каждому из сравниваемых вариантов антикоррозионной защиты учитываются а сфере изготовления изделий и деталей, транспортирования и монтажа конструкций, возведения зданий и сооружений, а также затрат по последующей их эксплуатации.

Приведенные затраты (в руб.) рассчитываются на единую натуральную единицу измерения, характеризующую сравниваемые строительные конструкции или способ антикоррозионной защиты (шт., м³, м², м, т).

Из рассматриваемых вариантов защиты от коррозии наиболее экономичным (оптимальным) следует принимать тот, при котором суммарные приведенные затраты будут наименьшими.

Величина экономического эффекта при сравнении вариантов антикоррозионной защиты конструкций определяется по формуле

Э = [(З_н1 + З_э1) ‑ (З_н2 + З_э2)] А₂, (1)

где З_н1 и З_н2 — приведенные затраты, осуществляемые до начала эксплуатации зданий или сооружений, по сравниваемым вариантам защиты; З_э1 и З_э2 — то же, осуществляемые в процессе эксплуатации; А₂ — объем (количество) или площадь поверхности конструкций с эффективной защитой, приходящиеся на проектируемый строительный объект.

7.3. При оценке экономической эффективности антикоррозионной защиты на предварительных стадиях проектирования приведенные затраты для каждого из сравниваемых вариантов рекомендуется определять по формуле

, (2)

где З_м(с) — приведенные капитальные вложения в сопряженные отрасли промышленности, изготавливающие и поставляющие используемые для антикоррозионной защиты материалы; n —количество материалов, отличающихся по виду или расходу в сравниваемых вариантах защиты; С_д — стоимость конструкций «в деле» без защиты от коррозии; С_з — проектная стоимость антикоррозионной зашиты (З_м(с), С_д и С_з принимаются по усредненным (удельным показателям, приведенным в табл. 1 прил. 12); С_к.р. — затраты на один капитальный ремонт; С_з.к. — затраты на возобновление вторичной защиты конструкций от коррозии (С_к.р. и С_з.к. принимаются по ориентировочным данным табл. 2 прил. 12); С_п.о. — народнохозяйственные потери, связанные с простоями размещенного в здании технологического оборудования при проведении ремонтов строительных конструкций.

Для учета различий вытекающих из разновременности рассматриваемых в формуле (2) затрат и приведения этих затрат к одному моменту времени (база приведения), используется коэффициент приведения a_t, определяемый по формуле

a_t = (l + E)^t. (3)

где Е — норматив приведения разновременных затрат, принимаемый 0,08 — 0,1; t — время в годах между моментом осуществления затрат и базой приведения.

За базу приведения принимается начало первого года эксплуатации здания и сооружения.

Как видно из формулы (2), затраты, осуществляемые до начала эксплуатации, приводятся к базе приведения умножением на коэффициент a_t, а эксплуатационные затраты делятся на соответствующий им по времени коэффициент a_t. При нормативных сроках строительства от 1 до 4 лет коэффициенты a_t равны 1,1; 1,21; 1,33 и 1,46.

Значения коэффициентов приведения эксплуатационных затрат l/a_t = l/(l + E)^t при нормативе Е = 0,1 указаны в табл. 28.

Таблица 28

Единицы

Десятки лет

лет

0

1

2

3

4

5

0

1

0,385

0,149

0,057

0,022

0,008

1

0,909

0,35

0,135

0,052

0,02

0,007

2

0,826

0,318

0,123

0,047

0,018

0,007

3

0,751

0,29

0,111

0,043

0,016

0,006

4

0,683

0,263

0,101

0,039

0,015

0,005

5

0,621

0,239

0,092

0,035

0,013

0,005

6

0,564

0,217

0,084

0,032

0,012

0,004

7

0,513

0,198

0,076

0,029

0,011

0,004

8

0,466

0,18

0,069

0,026

0,01

0,003

9

0,424

0,163

0,063

0,024

0,009

0,003

Примечание. При t = 45 лет l/a_t = 0,013; при t = 25 лет l/a_t = 0,092; при t от 60 до 69 лет l/a_t = 0,002; при t = 70 лет и более l/a_t = 0,001.

Количество капитальных ремонтов в формуле (2) определяется величиной g_к.р. — 1 = Т_с/T_к.p. — 1 (Т_с — нормативный срок службы здания в годах; Т_к.р. — периодичность капитального ремонта конструкций), а количество возобновлений вторичной защиты от коррозии ¾ величиной g_з.к. — 1 = Т_с/T_з.к. — 1 (Т_з.к. — сроки службы вторичной защиты).

7.4. В отдельных отраслях промышленности при проведении капитальных ремонтов строительных конструкций возможны простои размещенного в производственных зданиях технологического оборудования. Это вызывает неполное использование основных фондов предприятия и соответствующие народнохозяйственные потери (косвенные потери от коррозии).

Величина указанных в последнем члене формулы (2) потерь от простоя оборудования С_п.о. может быть определена по формуле

С_п.о. = Е_н К_об Т_п.об, (4)

где Е_н — нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; К_об — проектная стоимость технологического оборудования или машин, простаивающих при капитальном ремонте строительных конструкций (принимается по табл. 4 прил. 12); Т_п.об — время в годах, в течение которого простаивает основное технологическое оборудование цеха (принимается условно равным продолжительности капитального ремонта конструкции (см. табл. 3 прил. 12).

Поскольку расчеты приведенных затрат по сравниваемым вариантам антикоррозионной защиты проводятся на натуральную единицу измерения конструкций, необходимо иметь соответствующие технические проектные данные. Для предварительных расчетов рекомендуется использовать приведенные в табл. 29 усредненные показатели по сборным железобетонным конструкциям одноэтажного производственного здания.

Таблица 29

Конструкции

Объем сборных конструкций, в м³ на 1 м² здания

Площадь здания, в м² на 1 м³ бетона конструкции

элементы фундаментов

0,04

25

Колонны, стойки

0,015

67

Подстропильные фер­мы и балки

0,02

50

Стропильные фермы и балки

0,03

33

Плиты покрытий

0,06

17

Стеновые панели

0,02

50

Использование усредненных показателей позволяет на предварительной стадии проектирования оценить наиболее экономичный вариант антикоррозионной защиты или определить оптимальные межремонтные сроки службы строительных конструкций при минимуме приведенных затрат. Стоимость используемых при антикоррозионной защите строительных конструкций материалов и изделий может быть уточнена по действующим прейскурантам оптовых цен.

7.5. На стадии рабочего проектирования уточнение экономической эффективности защиты конструкций от коррозии достигается за счет увеличения количества учитываемых технико-экономических параметров.

Конкретизируются принятые объемно-планировочные и конструктивные решения, назначение проектируемого предприятия, характер и годовой объем выпускаемой им продукции, территориальное расположение объекта и поставщиков строительных конструкций и материалов, механовооруженность строительной или ремонтно-строительной организации, применяемые средства механизации монтажных и антикоррозионных работ и т. п.

В составе эксплуатационных затрат дополнительно учитываются затраты на текущие ремонты строительных конструкций, ежегодные затраты по обслуживанию специальных средств защиты и техническому содержанию зданий и сооружений. Расширяется круг учитываемых прямых и косвенных потерь от коррозии строительных конструкций.

Технико-экономические обоснования выбора эффективного варианта защиты от коррозии должны базироваться на соответствующих расчетах, выполняемых по «Руководству по определению экономической эффективности повышения качества и долговечности строительных конструкций» (М.: Стройиздат, 1981), методическим материалам СЭВ по стандартизации «Защита от коррозии в строительстве. Методы определения экономической эффективности» (ММ 6-83), «Защита от коррозии в строительстве. Метод определения экономических потерь» (ММ 10-85). Ниже приводятся примеры технико-экономических расчетов.

Пример 1. Требуется определить экономическую эффективность антикоррозионной защиты поверхности железобетонных стропильных балок одноэтажного промышленного здания на предварительной стадии проектирования.

Общая производственная площадь здания химического производства 10000 м², степень агрессивного воздействия среды —среднеагрессивная, срок строительства здания — 2 года, нормативный срок службы здания — 80 лет. Балка двутаврового сечения пролетом 12 м по серии 1.462-1 (вып. 1), под расчетную нагрузку 65 МПа, объем бетона 2 м³, общий расход стали — 242 кг, площадь поверхности балки, защищаемая лакокрасочным покрытием, — 20 м.

Система антикоррозионной зашиты балок лакокрасочными покрытиями представлена в двух вариантах:

1 — защитное нетрещиностойкое химически стойкое покрытие из одного слоя грунтовки лаком ХВ-784 толщиной 15 мкм (расход лака 0,194 кг/м²) и семи покрывных слоев эмалью ХВ-785 с общей толщиной покрытия 140 мкм (расход эмали 1,13 кг/м²).

2 — защитное трещиностойкое покрытие из двух слоев грунтовки лаком ХП-734 толщиной 30 мкм (расход лака 0,4 кг/м²) и восьми покрывных слоев эмалью ХП-799 (расход эмали 1,3 кг/м²).

Способ нанесения лакокрасочных покрытий в обоих вариантах ¾ пневматическое напыление пистолетом-краскораспылителем 0—45.

Трещиностойкое покрытие на основе хлорсульфированного полиэтилена ХП обладает большими защитными свойствами и позволяет увеличить межремонтный срок службы конструкций (до 30 лет).

По табл. 26 и 27 ориентировочные сроки службы защитных лакокрасочных покрытий для среднеагрессивной среды составляют Т_з.к.1 = 4 года и Т_з.к.2 = 7 лет, а периодичность капитальных ремонтов Т_к.р.1 = 23 года и Т_к.р.2 = 30 лет.

Так как в сравниваемых вариантах защиты применяемые материалы отличаются по виду и расходу, определяем приведенные капитальные вложения в производство лакокрасочных материалов с учетом их расхода на одну балку (20 м² поверхности), коэффициента эффективности капитальных вложений (Е_н = 0,15) и данных удельных капитальных вложений по табл. 1 прил. 12 (пп. 3.2 и 3.4; пп. 3.3 и 3.5):

С_м(с)1 = 0,15×20×0,715×0,194 + 0,15×20×0,725×1,13 = 2,88 руб.;

С_м(с)2 = 0,15×20×0,875×0,4 + 0,15×20×0,9×1,3 = 4,56 руб.

Стоимость стропильной балки «в деле» (без защиты от коррозии) принимаем по п. 1.3 табл. 1 прил. 12:

С_д1 = С_д2 = 106 руб.

Проектную стоимость лакокрасочной защиты в зависимости от вида материалов принимаем по табл. 1 прил. 12 (пп. 3.2 и 3.4; пп. 3.3 и 3.5) с учетом расхода материалов и площади защиты (20 м²):

С_з1 = 20 (0,194×0,6 + 1,13×0,79) = 20,18 руб.;

С_з2 = 20 (0,4×0,735 + 1,3×1) = 31,88 руб.

Народнохозяйственные потери от простоя расположенного в здании технологического оборудования определяем по формуле (4), пользуясь данными табл. 29 и прил. 12.

По табл. 4 прил. 12 ориентировочная стоимость технологического оборудования для предприятий химической промышленности на 1 м² общей площади производственных зданий К_об = 148 руб.