<<
>>

Скорость проникновения агрессивных ионов

Коррозия арматуры при воздействии газов типа хлорис­того водорода наступает быстрее, чем при действии С02, вследствие опережающего воздействия агрессивных ионов. Схему процесса коррозии железобетона в газах типа хло­ристого водорода можно представить следующим образом.

Агрессивный газ, диффундируя в глубь бетона, по пути растворяется в поровой жидкости, которая присутствует в бетоне практически при любой влажности атмосферы. В результате растворения газа образуется соляная кислота, которая взаимодействует с щелочными составляющими бе­тона.

Продукты реакции, содержащие ионы хлора, в раство­ренном виде диффундируют в глубь бетона к арматуре. Содержание агрессивных ионов хлора постепенно возрас­тает и при их критической концентрации наступает кор­розия арматуры. Накопление агрессивных ионов по глуби­не бетона можно выразить следующими формулами

от толщины за- ’ » м коэФФициентом «, значение которого

-Щитного слоя бетона и коэффициента их диффузии.

Действии на бетон хлористого водорода лежит

тмоеферы предельное значение кислот и кислых газов. Снимаются температурно-влажное которого равно единице. В целях упрощения допускаем, ные параметры по разрезу здания. Кроме того,выясняют! что конструкция, на которую воздействует агрессивная нормативный (ін) и действительный сроки службы объект среда, имеет квадпятное сечение. Тогда (/д), сроки эксплуатации на момент обследования (/0.«оч

количество ремонтов за период эксплуатации (/г); стоимос! -(1°)

антикоррозионной защиты (С3), возобновления защит где а — размер стороны сечения после коррозии;

(С® 3); количество возобновлений (т).

— допускаемая глубина поражения бетона.

3 цидиты, например, экранирования поверхностей химически адсггойжими материалами.

Ппи прогнозировании долговечности железобетонных знЖкций в среде кислых газов рассчитывается время, Зие которого на поверхности арматуры достигается

■„О^ЬЯО црщдае содержанке агрессивных ионов.

Расчеты ведутся по формуле (12).

зрение Эффективных коэффициентов диффузии хлор- ионов в поровой жидкости бетонов в зависимости от влаж- ности среды приведены в табл. 4.

3 Т^и расчетное Время меньше нормативного срока экс- -плуатацииГ то поверхность конструкций должна быть за- щищена.

т необходимости антикоррозионно» защиты

4® сравнения рассчитанного срока эксплуатации конст-

оруКйци' с нормативным наглядно видна степень необходи-

мости защиты и коррозионной стойкости конструкции.

1Г|

“Если Я-коррозионная стойкость конструкции, —

нормативный срок службы, ^ — действительный срок служ-

бы ,,'Ы — недостающий срок службы до нормативного, тогда

Как видно из уравнения (20), коэффициент запаса (К35 по сечению является функцией константы коррозионног

процесса К. В табл. 5 приведены значения Кзап в завтто коррозионная стойкость выражает долю норматив-

ности от агрессивности среды для допустимого значетн0£° сРока эксплуатации конструкции без антикоррозион-.

а = 20 см и срока эксплуатации /н = 40 лет. ной защиты. Необходимость антикоррозионной защиты (Н)

Получив условия стойкости строительных конструкииможет ть выРажена

в зависимости от агрессивности среды, коэффициента запа са сечения на коррозию и линейного размера сечения кона

рукции, можно судить о целесообразности методов зато есть необходимость коррозионной защиты характери- щиты строительных конструкций и их выбору. зуется долей нормативного срока, которую следует обес-

Из табл. 5 видно, что при сравнительно невысокой ашечивать антикоррозионными мероприятиями. Практика рессивности (К 0,25 необходимо устройство антикоррозион- ход бетона. Поэтому в данном случае более эффективнсной защиты, причем, чем больше значение Н, тем более по-видимому, применение вторичной антикоррозионно надежной должна быть антикоррозионная защита.

Антикоррозионная защита должна быть оправдана Используя уравнения (29) и (30), можно проводить экономически. Необходимо соблюдение условия, при ко] явление различных вариантов антикоррозионной защи- ром общая стоимость объекта с защитой (С*) будет мень^ и 'выбрать наиболее целесообразный, или равна стоимости объекта без защиты (С°) плюс стс Приведем примеры расчетов проектирования антикор- мость его ремонтов в ппоцессе эксплуатации (СИ. розионной защиты строительных конструкции с учетом

1у V т/ прогнозирования их долговечности.

(2Пример 1. Рассчитать ожидаемую глубину корро­зионного поражения железобетонного основания пола, если где п — количество ремонтов за период эксплуатации.

ЗИ р^уЛЬХате проливов на него постоянно воздействует

/шаствор соляной кислоты 0,0Ш концентрации при темпе­ратуре 20°С. Бетон с 'М = 0,6, расход цемента —370 кг/м3.

п л „ ;о„пппнитель — кислотостойкий. Заданный срок эксплуата-

С другой стороны, стоимость объекта с защитой (Заполнитель г *

состоит из суммы затрат на строительство объекта (ОНии лет. __

1 Бетонные образцы данного состава для ускорения экспе-

его защиты (С?) и возобновления защиты (С?'3)- пимента испытывались в проходящем токе соляной кислоты

/о0,Ш концентрации в течение 150 суток при температуре 20°С Затем с помощью измерения объёмов образцов с про- где т— число возобновлений защиты в процессе эксДуКТами коррозии и без них определялась глубина разру- луатациишения, которая составила 1,18 см. По формуле (1) вычис­

ляем константу скорости коррозионного процесса. Коп =

°^,50365 = 0,785 см"/год.

где /з срок службы антикоррозионной защиты до возо; Ожидаемая глубина коррозии бетона в данных условиях новления. По аналогии с 21имеем составит

(2' :

где 53 — коррозионная стойкость защиты. Следовательно, при проектировании конструкции пола

Попускаем что С3 = Гв 3, тогда С* = С0 4- (т + 1) Снеобходимо увеличить толщину его основания на 3,8 см. допускаем, что ит т т ' :Если по каким.либо причинам такое увеличение недопус-

Из выражения (23) и (28) имеем тимо> т0 слеДУет предусмотреть экранирующую защиту от

коррозйи.

(2! Пример 2. Рассчитать увеличение толщины ленточ- то есть экономический эффект от антикоррозионной заЩ!НОГО ФУиДамента в агрессивной среде. Состав бетона ты равен разности стоимостей ремонтов (если сооружен!11 к9нЦентРаЦия агрессивной среды такие же, как в первом эксплуатируется без защиты) и стоимости защиты.

П(пРиь*еРе- грунт не реагирует с кислотой. Средняя годовая скольку необходимое количество ремонтов (л) зависит (.температура окружающего бетона грунта +5 С. Бетонные коррозионной стойкости конструкций (Б), а необходимо а^ази'ы ИСПЬ1ТЬшались в песке, через который постоянно количество возобновлений защиты (т) от стойкости антю льтРовалСя раствор соляной кислоты 0,01Ы концентра- коррозионной защиты (53), то экономический эффект може ® течение 150 суток при температуре 20 С. Глубина быть рассчитан по формуле рушения в среднем оказалась равной 0,41 см.

константа скорости коррозии в условиях опыта составила

(ЗС

Так как температура опыта отличается от температур среды при эксплуатации, то расчетный коэффициент кс розии определяем по следующей формуле

где К2вз — константа коррозионного процесса при Т = 293°К или 20°С;

Д — газовая постоянная;

Т — абсолютная температура;

Е — эффективная энергия активации в интервал 5—50°С для случая воздействия на бетон солянс кислоты равна 3600 кал/моль.

Для нашего примера

Увеличение толщины фундамента составит

Ь = /0,306-18 = 2,3 см

Пример 3. По состоянию конструкции на данный момент определить, какова будет глубина поражения бетон к концу срока эксплуатации.

В этом случае в результате обследования определяете: средняя глубина поражения бетона и затем, зная зако: продвижения границы коррозии во времени (формула 1) вычисляется глубина коррозии бетона на любой срок экс­плуатации

где tp — расчетный срок эксплуатации;

Е0 — глубина коррозионного поражения бетона на мо-^ мент обследования;

хранящихся в агресс ных средах.

Силикатные материалы в антикоррозион технике применяются главным образом в виде штуч; изделий — плитки, кирпича для футеровок, кладки и лицовок,

С развитием производства и применения пластическ масс ассортимент антикоррозионных, в частности' ки тостойких, материалов существенно расширился. На применение изделия на основе отвержденных терморе тивных смол: фенольных, фурановых, полиэфирных, эп сидных.

Полимерные смолы применяются в качестве связую1 при изготовлении кислотостойких лаков, красок, ма замазок, используемых для экранирования поверхн и как связующее при креплении штучных силикатных

делнй. Последнее особенно ценно, так как обычные, при­меняемые в строительстве неорганические вяжущие на основе портландцемента, извести, гипса, для этих целей неприемлемы как некислотостойкие. Органические вяжу­щие на основе битумов и каменноугольных дегтей — не­достаточно кислотостойки.

С применением полимерных смол, как вяжущих для штучных силикатных материалов, появилась возможность создания практически кислотостойких полов и футеровок. В последнее время получают применение и термопластические полимеры, к которым относят полиэтилен, поливинилхло­рид, полиизобутилен, фторопласт. Они применяются глав­ным образом в качестве пленок и листовых материалов для экранирования поверхности конструкций и в качестве изоляционного слоя кислотостойких полов или футеровок.

В табл. 7 приведены данные о стойкости основных ан­тикоррозионных полимерных материалов в кислотах. Наи­большей химической стойкостью во всех упомянутых кис­лотах, в том числе концентрированных, отличаются пле­ночные материалы из фторопласта.

Высокой кислотостойкостью обладают полиэтиленовые, поливинилхлоридные, полиизобутиленовые пленки и плас­тины, перхлорвиниловые лаки и краски, фурановые и эпок­сидные смолы, замазка арзамит.

Однако эти материалы не стойки в концентрированных серной и азотной кислотах, а часть из них и в монохлорук- сусной кислоте.

Химическая стойкость полимеров зависит в основном от их природы и строения. Наибольшей кислотостойкостью отличаются такие полимеры, цепочки которых состоят из атомов углерода (карбоцепные полимеры). Эти поли­меры характеризуются пониженной реакционной способ­ностью к кислотам. Повышенной кислотостойкостью обла­дают полимеры сетчатого строения, так как процессы диф­фузии агрессивных веществ в них происходят с замедлен­ной скоростью.

К карбоцепным линейным полимерам относятся термо­пласты: полиэтилен, изобутилен, поливинилхлорид, фторо­пласт. К карбоцепным сетчатым полимерам — термо­реактивные смолы: фенолформальдегидные, фуриловые, фурановые. К гетероцепным полимерам, но с хорошо раз­витой сетчатой структурой,— полиэфирные и эпоксидные 1 ермореактивные смолы. На основе смол изготавливают

мастики, замазки, пластбетоды, стеклопластики, улучшения физико-механических свойств смолы совмеи друг с другом в различных соотношениях. Для сниже стоимости замазок в смесь вводят различные мелкодисг ные наполнители.

Широкое' применение получили полимерные сос из термореактивных смол с тонкомолотыми кремнеземист кислотостойкими наполнителями, значительно уден ляющие композицию. В качестве последних применяют! дезит, диабаз, кварцевый песок, асбест.

Применение термопластов в антикоррозионной техн| в настоящее время ограничивается использованием их изготовления готовых изделий: труб, втулок, вкла* и др. Причиной ограниченного применения изделий и ■ тавов на основе пластических масс является их высой стоимость. Наиболее дешевые фенольные и фурановые с| лы в 15—20 раз, а эпоксидные в 200 раз превышают ст мость традиционных связующих —■ битума, жидкого ■ ла, серы. Стоимость полиэтиленовой пленки в 3 раза ше традиционного гидроизоляционного материала — бероида.

Тем не менее применение мастик, пластрастворов, плг бетонов и пленок на основе пластмасс, может оказат рентабельным, если они заменяют дорогие и дефкцнтй материалы, например, цветные металлы, либо когда п| менение традиционных материалов в сильно агрессивг средах неоправдано, так как ведет к преждевременнс разрушению конструкций и выходу их из строя. Эффект| ность применения пластмасс для антикоррозионной защц строительных конструкций в каждом конкретном СЛ) должна подтверждаться технико-экономическим анализ

Рассмотрим новые материалы, применяемые для заща строительных конструкций в кислотных производс химических и нефтехимических предприятий Башкирщ!

Дублированный полиэтилен. В настоящее время широ| развитие получило производство одного из кислотост ких термопластов — полиэтилена. В массовом маспп полиэтиленовые трубы, как более стойкие, заменяют таллические при транспортировании агрессивных жи стей. Большой интерес представляет применение для ■ щиты строительных конструкций полиэтиленовой плев как экранирующего кислотостойкого покрытия. Одна

препятствием к примене­нию ее является плохая адгезия полиэтилена к поверхности конструкций.

Для обеспечения надеж­ного сцепления полиэтиле­новой пленки с поверх­ностью конструкции нами предложено дублировать пленку различными листо­выми (рулонными) мате­риалами методом горячего прессования. В качестве дублирующих материалов можно использовать: стек­лоткань, крафгбумагу, ас­бестовую бумагу, картон.

В результате образуется гибкий листовой пластик, получивший название дуб­лированный полиэтилен

(ДП). Надежное сцепление слоев ДП между собой обес­печивается погружением поверхностных волокон дубли­рующего материала на некоторую глубину в размягчен­ный при нагреве полиэтилен (рис. 6). Наличие поверх­ностных армирующих слоев изменяет физико-механические свойства полиэтиленовой пленки, увеличивает ее проч­ность на растяжение (табл. 8).

Материалы, используемые для дублирования, как пра­вило, имеют хорошую адгезию к поверхности бетона на битуме и клее 88-Н. Сила сцепления, за которую прини­мается критическая нагрузка, в момент отрыва образца ДП-СПС от поверхности бетона, отнесенная к единице ширины образца, составляет на битуме —0,8 кг/см, на клее 88-Н—1,3 кг/см.

Химическая стойкость дублированного полиэтилена оценивалась по изменению водонепроницаемости, газоне­проницаемости и прочности образцов дублированного по­лиэтилена после их выдержки в агрессивной среде. Испы­тания показали, что дублированный полиэтилен отличает­ся высокой кислотостойкостью; после выдержки в течение 2—3 лет в концентрированных соляной, серной, монохлор- уксусной кислотах образцы остаются газо- и водонепрони-

цаемыми. Прочность образцов снижается незначительно! До 25%. Высокую изоляционную способность сохраняй образцы ДП и после многократного замораживания и ~200 мкм, после чего все тр| полотнища подаются в зазор между обогреваемым вращала щимся барабаном и прижимной лентой (рис. 7). Скороетй движения ленты —2 м/мин. Под влиянием повышенной тем пературы полиэтилен размягчается и под давлением в иен впрессовываются волокна дублирующих материалов. | Возможно изготовление полотнищ дублированного пя лнэтиЛеПа так называемым «рулонным» способом, заклга чающимся в том, что полиэтиленовую пленку совместя с дублирующими материалами сматывают в рулон, которя

Рис. 7, Схема изготовления дублированного полиэтилена:

I— полиэтиленовая пленка; 2— стеклоткань или буиага; 3— подложка; 4— кнжний натяжной барабан; 5— верхний натяжной барабан; 6—- вулкішнза* цнонный барабан; 7— натяжной барабан; 8— предохранительная лента; 9^-* прижимная лента; 10—натяжные ролики; П, 1*2—ролнкн закаточного

устройства.

подвергают термообработке при температуре 140—150°С- Способ высокопроизводителен и не требует применения сложного оборудования.

Укладка полотнищ. Укладка полотнищ на бетонную поверхность производится на битуме или клее 88-Н, при этом следует учитывать, что на поверхности, подле­жащей защите, не допускаются трещины, раковины/отколы, обнажения арматуры. В случаях наличия неровностей по­следние должны быть выравнены цементно-песчаным раство­ром состава 1:3с водоцементным отношением 0,5. Перед укладкой полотнищ поверхность конструкции должна быть очищена от грязи и обеспылена, а поверхность, подвергав­шаяся действию кислых агрессивных сред, предварительно нейтрализована 10%-ныМ раствором аммиака, затем вновь полита водой и высушена. Клей 88-Н на подготовлен-

ную поверхность наносится путем распыления или кист двумя тонкими равномерными слоями- После нанесеь первого слоя дается выдержка 8—10 минут, после btoj;

2—3 минуты. Затем производится приклейка. При укла на битуме проводят двухразовую предварительную гр) товку поверхностей раствором битума в бензине следу! щего состава: битум — бензин (первый слой — 25: 75, рой слой—50 : 50). Для приклейки полотнищ примей| ют битум марок БН-IV и БН-V, толщина слоя которс не более 3 мм. Укладка полотнищ производится с перекр| тием одного другим на 10—15 см.

Сращивание полотнищ покрытия производится на paJ плаве битума, клеях или методом сварки. Выбор мето|| связан со стойкостью шва в данной агрессивной сред так как от этого зависит изоляционная способность крытая. Для выбора наиболее эффективного метода сращ| вания нами изучались химическая стойкость сварного hie швов на клеях 88-Н, НКП-20 (на основе полиэтиленг эпоксидном в концентрированных кислотах: соляной, се ной, хлор сульфоновой, азотной, синтетических жирнії] кислотах и растворителях: бензине, толуоле, трихлорэт| лене, бензоле, ксилоле. Испытания показали, что в ус виях действия неокисляющих кислот (HCl, H2S04) мох применять: клеи 88-Н, НКП-20, эпоксидный. При де(| ствии окисляющих кислот (HN03)—клей 88-Н, НКП-2 В слабых органических растворителях (бензине, толуол! трихлорэтилене) — эпоксидный клей.

Во всех перечисленных средах наиболее стойким ок| зался сварной шов. При сращивании полотнищ методо сварки их укладывают внахлест с прокладкой полиэтши| новой ленты шириной 8—12 см. Сварка осуществляете при прикатке сверху „горячим катком. Целесообразй! применение утюжков, имеющих на поверхности прорезі куда пропускается полиэтиленовый шнур.

Для обеспечения надежной сварки полотнищ, последни| могут быть изготовлены с кромками из односторонне дуй лированного полиэтилена, то есть каждое полотні имеет кромки с открытой поверхностью полиэтилена В этом случае полотнища укладывают так, чтобы кромя полотнищ находились в положении «полиэтилен к ПОЛ! этилену». Прокладки полиэтиленовой ленты ИЛИ шну] в этом случае не требуется.

Покрытия из дублированного полиэтилена успешно применяются в качестве изоляционного слоя в химически стойких полах на площади 35 тыс. ма на различных пред­приятиях химической промышленности.

Так, на одном из нефтехимических предприятий через 5 лет после укладки дублированного полиэтилена произ­вели вскрытие пола. Осмотр показал, что покрытие не ут­ратило изоляционных свойств. Экономический эффект от применения дублированного полиэтилена в химически стойких полах составляет 6,5—7,5 руб. на 1 ма (в зависи­мости от вида ДП).

Наши исследования показали более широкую возмож­ность использования дублированного полиэтилена. По­крытия из этого материала могут быть применены при защите поверхности конструкций (несложной конфигура­ции), для изоляции резервуаров, трубопроводов, устройст­ве кровли.

3.

<< | >>
Источник: А. Ф. Полак, Г. Н. Гельфман, В. В. Яковлев. Антикоррозионная защита строительных конс­трукций на химических и нефтехимических пред­приятиях. Уфа. Башкирское книжное издательство,. 1980

Еще по теме Скорость проникновения агрессивных ионов:

  1. 10 АГРЕССИВНАЯ СРЕДА
  2. Использование ионов серебра в качестве дезинфектора воды
  3. Обеззараживание воды с использованием ионов йода и брома
  4. Воздействие окружающей среды
  5. Защита конструкций глинистыми преградами [1]
  6. КОРРОЗИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ПОД ДЕЙСТВИЕМ КИСЛЫХ ГАЗОВ
  7. ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ
  8. Классификация кислых газов
  9. Воздухозаборные шахты. Воздушные утеплен­ные заслонки
  10. Тепловой комфорт
  11. КОРРОЗИЯ КАМЕННЫХ И ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
  12. ЛИТЕРАТУРА
  13. 10.2 МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ
  14. Воздействие грунтовой воды
  15. 5.4.1 Термический способ бурения.