// //
Дом arrow Научная литература arrow СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ arrow АНТИКОРРОЗИОННЫЕ И ОГНЕЗАЩИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
АНТИКОРРОЗИОННЫЕ И ОГНЕЗАЩИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ГЛАВА  11.

АНТИКОРРОЗИОННЫЕ И ОГНЕЗАЩИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

11.1. Химическая коррозия

 

          Как показали опыт эксплуатации строительных конструкций и научные исследования, проводимые в этой области, их разрушение происходит в результате химической, физической и биологической коррозии. Причиной химической коррозии является взаимодействие строительных материалов с агрессивными средами. Продуктами реакции могут быть легкорастворимые вещества – действие кислот на бетон или кристаллические объемные соединения, вызывающие перенапряжение и растрескивание материала, – влияние солей на бетон, металл. Агрессивные среды, приводящие к потере прочности, могут быть в различном агрегатном состоянии: жидком, газообразном и твердом. В последних двух случаях агрессивность проявляется, как правило, только при повышенной влажности воздуха и наличии на поверхности материала тончайшего слоя воды. Растворение в монослое газообразных или твердых агрессивных сред приводит к образованию концентрированных растворов, механизм разрушения которых достаточно изучен.

          Для снижения потерь за счет коррозии материала вопросы надежной защиты должны решаться при проектировании. Тогда при строительстве будут применять конструкции, например, металлические, с готовыми защитными покрытиями, выполненными в заводских условиях. Стоимость защиты металлоконструкции, выполняемой на заводе-изготовителе, ниже, чем в условиях строительно-монтажной площадки, а качество выше, так как производится по отработанной технологии на потоке и не зависит от температурно-влажностных условий наружного воздуха.

          Кроме того, при транспортировке и хранении незащищенных металлических конструкций процесс коррозии развивается еще до начала их эксплуатации, что значительно осложняет последующую защиту [8].

          Для обеспечения долговечности железобетонных конструкций необходимо максимально использовать возможности подбора состава этого сложного многокомпонентного материала. Причиной разрушения железобетонных конструкций, например, при действии хлорсодержащих сред, не опасных по отношению к бетону, является коррозия арматуры. Накопление объемных продуктов взаимодействия в контактном слое вызывает нарушение сцепления арматуры с бетоном и его отслоение. Процесс усугубляется, если агрессивные среды вызывают разрушение не только арматуры, но и самого бетона (сульфатная и кислотная коррозии). Поэтому для обеспечения проектной надежной работы железобетонных конструкций при жестких условиях эксплуатации (наличие агрессивных сред, температурный фактор) необходимо предусматривать применение стойкой арматуры, введение в бетонную смесь добавок ингибиторов коррозии стали, использование химически стойких вяжущих (связующих) и заполнителей, повышение плотности бетона за счет применения уплотняющих добавок и пластификаторов при одновременном снижении расхода воды.

          В случае если эти мероприятия не дают желаемого результата, используют более трудоемкую и затратную вторичную защиту: окраску, обмазку, оклейку, облицовку химически стойкими материалами. Выбор антикоррозионной защиты в каждом конкретном случае определяется составом защищаемой поверхности, температурно-влажностными условиями эксплуатации, концентрацией, температурой и давлением агрессивной среды, наличием механических нагрузок [10, 15, 22].

          Покрытие должно обладать высокой прочностью сцепления с поверхностью, быть стойким в условиях эксплуатации конструкции, газо- и водонепроницаемым. При защите от агрессивных сред используют, в основном, химически стойкие материалы барьерного типа. Так как такие изолирующие покрытия должны полностью исключить проникновение агрессивной среды к защищаемой поверхности, то эффект их действия определяется непроницаемостью самого материала и качеством выполняемых работ.

          Установлено, что для каждого покрытия существует своя оптимальная толщина, увеличение которой приводит к таким отрицательным явлением, как перенапряжение, растрескивание и потеря защитной функции. В большей степени это относится к лакокрасочным составам, надежность работы которых определяется также шероховатостью и чистотой защищаемой поверхности. Окрасочная защита более эффективна для металлических и менее – для бетонных поверхностей, вследствие пористости и влажности бетона. Вода, скапливаясь под пленочным покрытием, ослабляет адгезию и вызывает его отслоение. Кроме того, пористая структура поверхности требует большего расхода красочного состава.

Лакокрасочные защитные покрытия имеют свои достоинства: стойкость, простоту выполнения, относительно низкую стоимость и недостатки: токсичность, пожаро- и взрывоопасность при использовании растворителей, многослойность, водо- и газопроницаемость и небольшую долговечность.

В зависимости от вида агрессивной среды для антикоррозионной защиты используют следующие лакокрасочные материалы: атмосферостойкие, водостойкие, химически стойкие, маслобензостойкие, термостойкие, электроизоляционные и т.д. К органическим красочным составам, в которых используют растворители, относят полиуретановые, эпоксидные, каучуковые и другие. Для повышения механической прочности и износостойкости лакокрасочные покрытия армируют стеклотканью, стеклосеткой, полипропиленовой и угольной тканью. Армированные покрытия применяют для усиления защиты мест сопряжения горизонтальных и вертикальных строительных конструкций, а также железобетонных емкостных сооружений.

Более надежную защиту металлических и железобетонных конструкций можно получить, используя однослойные мастичные или шпатлевочные полимерные и битумно-полимерные покрытия, толщина которых в зависимости от степени агрессивности среды составляет от 1 до 5 мм. Их основным недостатком является возможность появления усадочных трещин, приводящих к разрушению защитного слоя. Для уменьшения деформаций применяют дополнительное армирование стеклосеткой, вводят минеральные микронаполнители и полимерные добавки, повышающие эластичность покрытия.

К наливным композициям относят полимерсиликатные и полимерные растворы и бетоны. Полимерсиликатные получают на основе жидкого стекла с добавлением для повышения плотности и снижения проницаемости фурилового спирта. Для полимеррастворов и полимербетонов в качестве вяжущего (связующего) используют экпоксидные, полиэфирные и фурановые смолы.

Растворы применяют для стяжек в кислотостойких полах, прослоек в облицовках из химически стойких штучных материалов (ситалловых, шлакоситалловых, базальтовых литых, керамических плиток), для оштукатуривания стен, колонн, эксплуатируемых в условиях действия кислот, щелочей, растворов солей средней и сильной степени агрессивности.

С введением крупного заполнителя повышается прочность, снижаются ползучесть и усадка получаемых на основе полимербетонов несущих химически стойких конструкций (балки, колонны, плиты перекрытия и т.д.) и полов в цехах химических производств. При бетонировании крупногабаритных фундаментов под технологическое оборудование, эксплуатация которых связана с возможными технологическими проливами агрессивных сред, эффективно внутреннюю часть – ядро выполнять из обычного бетона, а внешний слой – из полимерного или полимерсиликатного бетона.

Применяемые при антикоррозионных работах полимерные листовые и плиточные материалы, а также рулонные материалы на основе битумов используют в качестве самостоятельных покрытий для защиты строительных конструкций, непроницаемых химически стойких подслоев в конструкциях полов, а также в качестве оклеечной наружной защитной гидроизоляции поверхности бетонных и железобетонных конструкций.

Выбор антикоррозионных материалов зависит от назначения конструкций и условий ее эксплуатации. Исходя из этого все железобетонные и бетонные конструкции можно разделить на две группы: первая – фундаменты зданий, полы, фундаменты под технологическое оборудование, на которые действуют жидкие агрессивные среды. В этом случае для вторичной защиты применяют штучные, листовые, мастичные, пленочные материалы, а также химически стойкие полимерсиликатные и полимерные растворы и бетоны.

Вторая группа – стены, колонны, перекрытия. На них агрессивные среды действуют в виде газообразных и пылевидных продуктов, поэтому в качестве антикоррозионных чаще применяют лакокрасочные покрытия.

При проведении антикоррозионных работ для повышения прочности сцепления металлоконструкции с защищающим покрытием проводят специальную подготовку поверхности, которая предусматривает очистку от ржавчины, окалины, жира.

Из существующих химической, термической и механической очисток чаще используют последнюю с использованием металлической дроби, кварцевого песка, подаваемых струей под давлением. Затем поверхность обрабатывают растворителем. Для исключения высокой запыленности можно применять гидропескоструйную очистку. Для ее совмещения с процессом обезжиривания и исключения коррозии металлов в суспензию вводят щелочи и ингибиторы.

В последние годы для защиты металлоконструкций все большее распространение получают нетоксичные лакокрасочные покрытия, например, цинкосиликатные. Основными компонентами составов являются силикаты щелочных металлов (натрия, калия, лития) и цинковая пыль, образующие на поверхности тонкую пленку с содержанием цинка 90 – 93 %. В России разработаны высокодисперсные металлические порошки, на основе которых получают защитные полиуретановые красочные составы: цинконаполненные (до 97 % цинка) – «Цинотан» и защитно-декоративные алюминиевые – «Алюмотан». Температурный интервал применения составляет от минус 60 до + 400 оС. Эти нетоксичные, быстросохнущие в естественных условиях композиции используют для защиты конструкций, работающих в условиях действия пресной, морской, минерализованной воды, нефти, нефтепродуктов (опоры ЛЭП, мосты, емкости). Аналогичные составы разработаны в Бельгии и Германии. В дальнейшем предполагается выпуск материалов с цинкосодержащим покрытием.

Отказаться от растворителей можно также за счет использования порошковых красок. Защитное покрытие при их использовании получают плазменным струйным напылением на защищаемую поверхность термореактивных смол и термопластичных полимеров.

Защита полимерными пленками листового металлопроката осуществляется бесклеевым способом путем наплавления под давлением готовой пленки на поверхность защищаемого металла с последующей термообработкой. В полученном материале – металлопласте, который используют для выполнения вентиляционных систем, емкостей для хранения агрессивных жидкостей сочетается высокая прочность металла с коррозионной стойкостью полимера.

При защите металлоконструкций на более длительный срок – 20 – 50 лет эксплуатации в условиях действия агрессивных сред применяют металлизационные покрытия, которые можно наносить как в заводских, так и в условиях строительной площадки. Нанесение покрытия производят электродуговыми или газопламенными металлизационными аппаратами, которые могут быть переносными и стационарными заводскими. Все виды металлизационных покрытий обозначают «Мет». Например: «Мет. А(99,5) 160» – покрытие алюминия с чистотой 99,5 %, толщиной 160 мкм; «Мет. Ц60 А160» – покрытие многослойное из цинка толщиной 60 мкм и алюминия – 160 мкм.

Степень агрессивности среды и применяемые антикоррозионные материалы представлены в табл. 11.1.

Таблица 11.1

Степень агрессивного воздействия и материалы, применяемые

для защиты строительных конструкций

Агрессивное

воздействие

Степень

агрессивности

Вид антикоррозионной защиты конструкций

железобетонных

металлических

Вода, растворы кислот, солей и щелочей концентрации до 10 мг/л, рН до 5

Слабоагрессивная

СлА

Первичная защита. Антикоррозионные лакокрасочные покрытия (массивные фундаменты). Мастичные битумно-полимерные покрытия толщиной 1-1,5 мм (тонкостенные конструкции)

Антикоррозионные лакокрасочные защитные покрытия

Окончание табл. 11.1

Органические растворители и масла. Водные растворы солей, кислот, щелочей концентрации до

5×104 мг/л, рН до 4

Среднеагрессивная СрА

Мастичные полимерные покрытия толщиной 1,0-1,5 мм (массивные фундаменты). Мастичные полимерные покрытия толщиной 1,5-2,5 мм. Монолитные из полимеррастворов (тонкостенные конструкции)

Антикоррозионные лакокрасочные защитные покрытия, металлонаполненные красочные полиуретановые

составы

Водные растворы солей, кислот, щелочей концентрации более 5×104 мг/л, рН менее 4

Сильноагрессивная СиА

Мастичные полимерные покрытия толщиной 1,5-2,5 мкм. Оклеечная битумная (массивные фундаменты), мастичные эпоксидные покрытия толщиной 2,5-5 мм. Оклеечные полимерные материалы. Полимерные покрытия, армированные стеклотканью

Антикоррозионные лакокрасочные защитные покрытия, металлонаполненные красочные полиуретановые составы. Металлизационные покрытия

11.2. Физическая коррозия

К физическим факторам, вызывающим разрушение строительных конструкций и сооружений, можно отнести действие электрического тока, радиационного излучения, огня (табл. 11.2).

Железобетонные и металлические конструкции электростанций, подстанций и линий электропередач, работа которых связана с источниками тока большой мощности и высокого напряжения, могут в процессе эксплуатации подвергаться действию электрического тока. В связи с неоднородностью материала конструкций по составу и особенно структуре возможно локальное накопление большого количества энергии, приводящее к возникновению электродугового разряда. Последнее приводит к пережогу арматуры, оплавлению и растрескиванию бетона и, как следствие, потере несущей способности железобетонной конструкции. При повышенной влажности воздуха возможна также электрохимическая коррозия металла, интенсифицированная действием электрического тока. Так как продукты коррозии железа в 2 – 2,5 раза превышают объем прокорродировавшего металла, то их скопление на контакте арматура – бетон вначале вызывает уплотнение контактного слоя за счет заполнения имеющихся пор и пустот. Впоследствии это приводит к росту растягивающих напряжений, появлению трещин и отслоению бетона от арматуры.

Таблица 11.2

Пожарно-технические показатели, определяемые для строительных материалов различного назначения

Наименование материалов,

их назначение

Пожарно-технические показатели

горючесть

воспламеняемость

распро-стране-ние пла-мени

токсичность

дымообразование

Материалы для изготовления окон

и фонарей

+

+

-

+

+

Материалы для пола с применением

органических вяжущих и заполнителей

+

+

+

+

+

Напольные покрытия

+

+

Г3, Г4

+

+

+

Кровельные, гидроизоляционные,

пароизоляционные материалы:

рулонные битумные на основе картона и беспокровные (пергамин, гидроизол)

+

+

Г3, Г4

+

-

+

рулонные битумные и битумно-полимерные на стекловолокнистой

основе

+

+

Г3, Г4

+

-

-

рулонные битумные и битумно-полимерные на полимерной основе

+

+

Г3, Г4

+

+

+

листовые полимерные

и металлополимерные

+

+

+

-

-

мастики кровельные

+

+

+

-

-

мастики гидроизоляционные

+

+

Г3, Г4

-

+

+

Шпатлевки (грунтовки) органические

и органоминеральные

+

+

Г3, Г4

-

+

-

Теплоизоляционные органические

материалы

+

+

+

+

+

Материалы, применяемые в качестве покровных слоев теплоизоляции

+

+

Г3, Г4

-

+

+

Отделочные материалы для внутренних и наружных работ

+

+

Г3, Г4

-

+

+

Облицовочные материалы и изделия: полимерные, бетонополимерные,

на основе древесины

+

 

+

+

Г3, Г4

+

-

 

-

+

 

-

+

 

-

Штучные материалы для устройства ограждающих конструкций с применением органических заполнителей

+

+

Г3, Г4

-

+

+

Огнезащищенная древесина

+

+

Г3, Г4

-

+

+

Изделия полимерные для системы

отопления и водоснабжения

+

+

-

-

-

Повысить стойкость железобетонных конструкций по отношению к действию электрического тока можно только путем снижения их электропроводности. Этого можно достичь за счет повышения плотности и однородности бетона, ввода в бетонную смесь специальных добавок, а также покрытием и пропиткой поверхности гидрофобными материалами, уменьшающими водопоглощение.

В связи с тем, что накопление электрической энергии связано с дефектами структуры прежде всего самого бетона, очень важно при бетонировании конструкций использовать оптимальные бетонные смеси по удобоукладываемости с низким водосодержанием за счет введения суперпластификаторов, исключающим расслоение бетонной смеси, возможность седиментационных явлений и образование открытых капиллярных пор, образуемых в результате испарения воды при твердении искусственного камня.

В качестве добавок, повышающих электросопротивление бетона
с 105 до 106 – 107 ом×м за счет резкого снижения водопоглощения, применяют кремнийорганические олигомеры до 1 % от массы цемента, парафин и битумную эмульсию до 5 %. Основной недостаток этих добавок, обеспечивающих бетону водооталкивающие свойства, снижение конечной прочности на 20 %. При дополнительной защите поверхности электросопротивление увеличивается до 1010 ом×м. В качестве покровных композиций используют материалы, обладающие хорошим сцеплением с бетоном, водонепроницаемостью, высокими диэлектрическими свойствами, достаточной прочностью и эластичностью. Ими могут быть битумные эмульсии, холодные и горячие битумные мастики, лакокрасочные составы на основе эпоксидных, перхлорвиниловых или комплексных эпоксидно-битумных, эпоксидно-стирольных связующих. Пропитку железобетонных конструкций и изделий проводят или петролатумом, продуктом переработки нефти, или мономерами по технологии получения бетонополимерных конструкций, предусматривающей их последующую выдержку в условиях повышенной температуры и давления.

Для защиты от электрокоррозии в железобетонных конструкциях предусматривают специальные электроизоляционные швы толщиной не менее 30 мм, выполняемые из мастичных битумных, рулонных, листовых и монолитных полимерных материалов.

В отделениях электролиза водных растворов солей на химических предприятиях фундаменты под оборудование выполняют из полимербетона, сталеполимербетона или неармированного бетона.

Радиационное излучение при действии на строительные конструкции вызывает разогрев материала и изменение структуры на микроуровне, приводящие в комплексе к частичной потере прочности. Обеспечить радиационную стойкость железобетонных конструкций можно только за счет первичных средств защиты: введения в бетонную смесь специальных водорастворимых добавок (хлористый литий, сернокислый кадмий) и сверхтяжелых заполнителей – железосодержащих и баритовых руд плотностью до 6000 кг/м3 [10].

При облучении металла нейтроны, проникая внутрь кристаллической решетки, искажают ее строение, образуя дефектные места, изменяют свойства. Так, ядерное облучение увеличивает прочность сталей на сжимающие нагрузки в 1,5 – 2 раза и уменьшает в той же степени пластичность и вязкость, т.е. делает ее более хрупкой. При облучении могут появиться атомы новых элементов в результате деления или захвата нейтрона ядром атома основного металла. При длительном облучении чистый металл может превратиться в сплав со своими специфическими свойствами.

В результате нейтронного облучения металл становится радиоактивным и опасным для здоровья человека.

Значительное влияние облучение оказывает на полимеры. Под действием ионизирующих излучений в них образуются различные активные промежуточные химические соединения: свободные радикалы, ионы, возбужденные молекулы, которые вызывают химические и структурные превращения, приводящие к изменению свойств материалов, в частности, реологических – внутреннего трения.

В последние годы большое внимание уделяют радиоактивности самих строительных материалов. В настоящее время это свойство, которое должно быть отражено в ГОСТах (СТБ), оценивают удельной эффективной активностью естественных радионуклидов – Бк/кг (Аэфф). В зависимости от условий эксплуатации показатель не должен превышать 370 Бк/кг для материалов, используемых в жилых и общественных зданиях, и 740 Бк/кг – в производственных сооружениях; для дорожных покрытий не более 740 Бк/кг вблизи населенных пунктов и не более 2800 Бк/кг в ненаселенной местности.

Исходя из условий эксплуатации зданий общественного назначения, промышленных объектов и особенно жилых наиболее значимым из перечисленных физических факторов, вызывающих интенсивное разрушение конструкций, является огонь.

По СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» строительные конструкции характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью. Огнестойкость определяет способность строительной конструкции сопротивляться действию огня при пожаре. Предел огнестойкости выражается временем в минутах с момента контакта с открытым пламенем до потери несущей способности – обрушения, появления сквозных трещин вследствие необратимых деформаций или повышения температуры поверхности, противоположной действию огня, до 220 оС, что свидетельствует о потере конструкцией теплоизоляционных свойств. Следовательно, предел огнестойкости устанавливают по времени наступления одного или нескольких нормируемых признаков предельного состояния: потеря несущей способности, потеря целостности и потеря теплоизолирующей способности [2, 21].

По пожарной опасности строительные конструкции подразделяют на непожароопасные (КО), малопожароопасные (К1), умереннопожароопасные (К2) и пожароопасные (К3). Свойства конструкций зависят от применяемых материалов, поэтому для строительных материалов определяют следующие пожарно-технические характеристики: горючесть, воспламеняемость, распространение пламени по поверхности, дымообразующая способность, токсичность при горении. Каждый из показателей подразделяют на классы: по интенсивности сильно-, средне- и слабо-; по горючести материалы могут быть негорючими – несгораемыми (НГ) и горючими (Г). В зависимости от интенсивности процесса существуют четыре группы горючести: слабогорючие (Г1) и умеренногорючие (Г2) – трудносгораемые, представляющие собой органоминеральные композиции, тлеющие, но не поддерживающие горение; нормальногорючие (Г3) и сильногорючие (Г4) – сгораемые органические материалы. С целью обеспечения пожарной безопасности строящихся объектов используемые материалы должны соответствовать определенному перечню пожарно-технических показателей (см. табл. 11.2).

Повысить огнестойкость строительных конструкций можно или за счет конструктивных мероприятий, или используя огнезащиту. К конструктивным относятся: удаление горючих материалов от источника нагревания на 30 – 40 см, возведение стен-брандмауэров в протяженных сооружениях (более 30 м) из такого негорючего материала, как керамический кирпич.

Для огнезащиты применяют добавки и пропиточные составы – антипирены, красочные и обмазочные материалы, рулонные и листовые огнестойкие изделия.

Пропитке подвергают древесину или изделия из нее (половые доски, паркет, оконные и дверные рамы и переплеты, подоконные доски, плиты ДСП, ДВП, арки, балки, фермы и т.д.), а также ковры и ткани, используемые для отделки стен.

В Республике Беларусь прошли сертификацию следующие составы: «ФАХ», «СПАД-0», «СПАД-10» и др. Путем обработки в автоклавах, горяче-холодных ваннах или нанесением на поверхность кистью получают древесину слабогорючую и слабовоспламеняемую.

Огнезащитными покрытиями изолируют как деревянные, так и металлические конструкции. Огнезащитные краски, вспучивающиеся и огнестойкие, толщиной 1 – 10 мм, кроме своей специальной функции придают декоративность поверхности. Окраску проводят по грунту валиком или набрызгом. Для повышения огнестойкости деревянных конструкций, ДВП, ДСП внутри помещения используют краски на жидком стекле: силикатно-глиняную, состоящую из жидкого стекла, молотого кирпича и глины; силикатно-перлитовую, включающую жидкое стекло, молотый вспученный перлит и волокна каолиновой ваты; силикатно-асбестовую, представляющую собой композицию из жидкого стекла, распушенного асбеста, талька и белил. При толщине покрытия 1 мм обеспечивается огнестойкость 30 – 45 мин.

Увеличение толщины покрытия до 40 мм, а, следовательно и повышение надежности защиты достигается за счет использования паст (мастик) при толщине до 20 мм и огнезащитных штукатурных растворов – более 20 мм.

В этих составах отсутствует кварцевый песок в связи с тем, что он перекристаллизуется при температуре 573 оС со значительным увеличением объема, приводящим к растрескиванию. Не применяют в огнезащитных составах и портландцемент, так как при температуре 550 оС продукт его гидратации – гидроокись кальция разлагается с образованием свободной окиси кальция (извести), которая под действием воды, используемой при тушении, гасится с увеличением объема и температуры.

Огнезащитные пасты и штукатурки, предел огнестойкости которых составляет 3 – 6 часов, готовят на жидком стекле, строительном гипсе, глиноземистом цементе, пуццолановом и шлакопортландцементе. В качестве заполнителей используют шлаки, золы, перлит, вермикулит, асбест, минеральные волокна.

Для внутренней отделки стен гражданских зданий применяют негорючие стекловолокнистые обои – белые и цветные, гладкие и рельефные.

Огнезащитную изоляцию из крупноразмерных изделий выполняют с использованием асбестосодержащих листов, минераловатных жестких плит с односторонним покрытием из фольги, минераловатных кровельных матов и плит, минераловатных рулонов с металлической сеткой, которые крепят к поверхности специальным фиксирующим клеем.

Для комбинированной защиты деревянных конструкций от огня и гниения применяют комплексные покрытия, например «БОПОД», содержащие антисептики и антипирены.

Виды физической коррозии приведены в табл. 11.3.

Таблица 11.3

Физическая коррозия строительных материалов, методы защиты

Виды физической коррозии

Показатели, определяющие стойкость материала

Методы защиты

Электрокоррозия

Химический состав

Электропроводность

Однородность состава

и структуры

Подбор химического состава. Повышение однородности материала, снижение его электропроводности. Защита и пропитка (бетон) полимерными материалами. Выполнение электроизоляционных швов (железобетонные конструкции)

Разрушение под действием радиационного излучения

Химический состав

Плотность материала

Способность поглощать радиационное излучение без

изменения микроструктуры

Подбор химического состава. Повышение плотности бетона за счет введения сверхтяжелых заполнителей, специальных добавок

Разрушение под действием огня

Химический состав

Подбор состава путем введения негорючих минеральных наполнителей и вяжущих (полимерные, органические, волокнистые). Конструктивные решения и защита поверхности пропиточными, лакокрасочными, обмазочными, рулонными и листовыми огнестойкими материалами

11.3.    Биологическая коррозия

Биокоррозия представляет собой естественную реакцию окружающей среды на материалы, которые создает или использует человек. Внедряя искусственно созданные материалы, человек включает их в общий круговорот веществ, происходящий в биосфере, где все, что находится на земле, проходит свой путь от рождения до разложения.

Если бы этот процесс отсутствовал, то произошло бы «захламление» окружающей среды, которое привело бы к гибели не только человека, но и всего живого на земле. Решая вопрос биозащиты, как правило, за счет введения веществ, обеспечивающих экологический иммунитет материалу или изделию на период эксплуатации, человек внедряется в законы природы и не всегда с пользой для себя и биосферы. Примером может служить полиэтиленовая тара (пакеты, бутылки и т.д.), разложение которой в земле может произойти не ранее чем через 100 лет. Как мы видим вокруг, это уже создает опасность «захламления».

Микробиологическое разрушение материалов и конструкций возникает в результате воздействия различных бактерий, грибов, лишайников [4, 10].

Повсеместное распространение микроорганизмов обусловлено их разнообразием и способностью приспосабливаться к изменяющимся условиям среды и источникам питания.

Микробы подразделяют в зависимости от источника углеродного питания: неорганического (СО2, карбонаты) и органического и вида используемой для жизнедеятельности энергии: солнечного света или окислительно-восстановительных реакций. Клетку микроба по своей приспосабливаемости можно рассматривать как биологическую машину широкого спектра действия, которая по своим возможностям далеко превосходит технологические системы, сконструированные человеком. Микроорганизмы могут жить и развиваться в зависимости от вида при температуре 0 – 100 оС и щелочности среды от рН = 1 до рН = 11. Они способы образовывать специальные формы, покрытые плотной оболочкой, предназначенной для сохранения при кипячении и при отсутствии влаги. Воздействие микроорганизмов может быть прямым, когда материал является источником питания, и косвенным, если на материал действуют продукты их жизнедеятельности – органические кислоты.

Повышение влажности, температуры и загрязнение поверхности способствуют росту и развитию микроорганизмов на всевозможных материалах, вызывая их частичное или полное разрушение. Биоповреждению подвергаются полимерные материалы, лакокрасочные покрытия, древесина, природные и искусственные каменные материалы, стекло и металлы. При воздействии микроорганизмов на полимеры вследствие разрастания и заполнения микропустот в структуре, а также влияния продуктов жизнедеятельности изменяются цвет, структура, а при небольшой толщине – герметичность и прочность изделий и покрытий. Более 60 % используемых в строительстве полимерных материалов не обладают достаточной биостойкостью. В первую очередь это относится к распространенным материалам на основе полиэтилена, поливинилхлорида. Биостойкость полимерных материалов снижается в процессе их старения, поэтому эти два явления взаимосвязаны и стимулируют друг друга.

При повреждении лакокрасочного покрытия на основе полимерных связующих размножение микроорганизмом может происходить как на поверхности пленки, так и внутри нее. Последнее приводит к вздутию, отслоению и полному разрушению защитного слоя. Биостойкость покрытия зависит от состава подложки, свойств входящих компонентов, режимов сушки, условий и длительности эксплуатации. Биостойкость уменьшается в зависимости от применяемого пленкообразующего вещества (связующего) в следующем порядке: эпоксидные, полиуретановые, пентафталиевые, битумные, глифталиевые. Подвергаются воздействию микроорганизмов составы, содержащие олифу, костный клей, казеин, желатин, карбоксиметилцеллюлозу, поливинилацетат (ПВА), акриловые смолы. Поэтому недостаточно стойки применяемые водоэмульсионные и масляные краски.

Одно из важнейших условий получения стойких материалов и покрытий – введение в их состав компонентов, которые не являются источником питания. Это минеральные наполнители, не содержащие углерода: каолин, плавиковый шпат, слюда, ускорители и отвердители – известь, окись магния. Для защиты заведомо нестойких полимеров при их изготовлении или в процессе получения из них изделий или красочных составов необходимо вводить биоцидные добавки – соединения на основе цинка, меди, олова или кремнийорганические.

Наиболее опасны микроорганизмы для материалов, полученных на основе растительного сырья. Это изделия из древесины и ее отходов (ДВП, ДСП), льнокостры, соломы, камыша и т.д. Разрушаются деревянные полы, перегородки, элементы конструкций кровли. Процесс активизируется с повышением влажности, температуры и отсутствием вентиляции. При строительстве деревянных домов важно определить рациональную область используемых защитных средств. Взять, к примеру, лаги, детали погребков, нижние обвязки или полы по грунту в надворных постройках. Их защита должна проводиться пропиткой эффективными антисептиками, безвредными для животных и человека. Биоогнезащите комплексными составами подвергают, как правило, несущие конструкции и только огнезащите – внутренние двери, элементы лестничных клеток и чердаков. Наиболее эффективные для древесины антисептики содержат соединения фтора, хрома, бора или получены на основе углекислых аминов и анилидов.

Определенную специфику обработки имеют исторические памятники деревянного зодчества в силу своей ветхости и невозможности разборки. Для этих целей используют специальные технологии нанесения, например, непрерывного или многократного без просушки в интервалах быстрофиксирующегося органического состава, обладающего высокой проникающей способностью на глубину до 50 мм и обеспечивающего тем самым срок службы объектов от 30 до 50 лет.

Для таких неорганических природных и искусственных материалов, как каменные, керамические, бетон на неорганических вяжущих (гипс, известь, цемент), биоразрушения в основном связаны с действием продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (бактерий, грибов) – органических и неорганических кислот; и в меньшей степени особых силикатных бактерий, способных разрушать силикатные материалы, используя их как источник энергии. Микроорганизмы, находясь на поверхности строительных конструкций, изделий через продукты своей жизнедеятельности взаимодействуют с материалом, образуя легкорастворимые или не обеспечивающие прочность соединения. Биоповреждения бетона относительно пористого материала, начинаются с поверхности и идут вглубь. Вопрос защиты бетонных и железобетонных конструкций, как и любых других, необходимо рассматривать в комплексе с санитарно-гигиеническими условиями их эксплуатации. Поэтому стены животноводческих помещений, цехов мясо-молочной, пищевой промышленности должны быть облицованы легко моющимися и дезинфицирующимися материалами. Наиболее надежную защиту от биокоррозии могут обеспечивать вводимые в состав материала биоцидные добавки, покрытие поверхности биоцидными пленкообразующими составами или пропитка поверхностного слоя биоцидными составами. При этом необходимо учитывать способность микроорганизмов приспосабливаться к применяемым добавкам. Примером могут служить ситаллы, представляющие собой частично закристаллизованные стекла, используемые в качестве кислотостойкого плиточного облицовочного материала. В их состав входят такие компоненты биоцидного свойства, как фосфаты, свинец, бор и другие. Однако несмотря на их присутствие эти материалы подвержены биоразрушению. Только введение соединений кобальта и меди до 1 % по массе позволило полностью защитить этот материал.

При воздействии микроорганизмов повреждаются также изделия из обычного стекла и оптические системы. При действии бактерий и грибов резко снижаются их оптические свойства. Стойкость изделий из минеральных расплавов определяется их составом. Так, силикатные стекла обладают высокой биостойкостью, для фосфатных потеря массы составляет от 0,4 % до полного разрушения. Не разрешается использовать во влажных теплых условиях и цинкосодержащие стекла. Повысить стойкость к биоразрушениям можно введением следующих добавок: оксидов лития, олова, свинца, молибдена.

Для защиты оптических стекол разработан метод нанесения на поверхность фунгицидного слоя, препятствующего прорастанию спор микроорганизмов в течение двух лет.

По отношению к металлам, из которых выполняют несущие алюминий- и железосодержащие конструкции, кровельные и отделочные материалы, микробиологическая коррозия может развиваться и усиливаться в результате двух основных процессов. Первый – создание агрессивной по отношению к металлу среды на его поверхности в результате накопления таких продуктов жизнедеятельности, как кислоты, сульфиды, аммиак. Второй – непосредственное участие микроорганизмов в одной или нескольких окислительно-восстановительных реакциях, вызывающих электрохимическую коррозию металла. Наиболее надежной защитой обладают лакокрасочные составы с биоцидными добавками, долговечность которых в значительной степени определяется тщательностью очистки поверхности изделий и конструкций.

Способность живых организмов синтезировать кремнезем или кальций, по мнению профессора Ф.М. Иванова, может быть в недалеком будущем использована при получении строительных материалов. Применяя биотехнологию по аналогии с процессами образования раковин моллюсками, можно целенаправленно создавать в поверхностном слое бетона защитное покрытие прямо в изделии, обладающее высокой плотностью, прочностью и атмосферостойкостью. Изучение физиологических процессов, приводящих к образованию карбонатных минералов в виде раковин, позволило бы смоделировать и воссоздать их в технике для получения конструкционных и отделочных материалов нового типа.


ИСПОЛЬЗУЕМАЯ НОРМАТИВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.     СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии.

2.     СНиП 3.04.01-87. Изоляционные и отделочные покрытия.

3.     СНиП 3.04.03.-85. Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии.

4.     РДС 1.01.09-99. Система радиационного контроля сырья и готовой продукции предприятий Министерства архитектуры и строительства РБ.

5.     СНБ 2.02.01-98. Пожарно-техническая классификация зданий, строительных конструкций и материалов.

6.     Пособие П8-2000 к СНБ 5.01.01-99. Проектирование и устройство защиты подземных сооружений от грунтовых вод.

7.     СТБ 1247-2000. Стойки железобетонные для опор линий электропередачи напряжением 0,38 кВ и от 6 до 10 кВ. Технические условия.

8.     ГОСТ 30108-94. Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов.

9.     ГОСТ 30244-94. Материалы строительные. Методы испытания на горючесть.

10.            ГОСТ 30247.0-94. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования.

11.            ГОСТ 30402-96. Материалы строительные. Методы испытания на воспламеняемость.

12.            ГОСТ 30444-97. Материалы строительные. Методы испытания на распространение пламени.

13.            СНБ 2.02.01-98. Пожарно-техническая классификация зданий, строительных конструкций и материалов.

14.            Пособие к СНиП 2.03.11-85. Электрокоррозия железобетонных конструкций. – М., Стройиздат, 1989.

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.