Повышение долговечности железобетона водоотводящих коллекторов

• Автор: Кантор, Павел Львович
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ ВОДООТВЕДЕНИЯ
1.1 Железобетонные водоотводящие коллекторы - современное
состояние, перспективы применения и производства
1.1.1 Номенклатура выпускаемых железобетонных труб
1.1.2 Основные виды конструкций колодцев
1.1.3 Технология производства
1.1.4 Метод радиального прессования
1.1.5 Метод центрифугирования
1.1.6 Метод вибропрессования
1.2 Аварии на сетях водоотведения
1.2.1 Физико-механические повреждения коллекторов
1.2.2 Коррозионные повреждения коллекторов
1.3 Математическая модель сероводородной коррозии
1.4 Постановка целей и задач исследований
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ
2.1 Общая характеристика технологии выпуска изделий и
конструкций водоотводящих коллекторов
2.2 Исследование эффективности первичной защиты бетона
2.3 Исследование эффективности вторичной защиты бетона
2.4 Исследование состава и структуры образцов, находившихся в
условиях коррозии
ГЛАВА 3. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СКОРОСТИ СЕРОВОДОРОДНОЙ
КОРРОЗИИ
3.1 Основные факторы, влияющие на скорость коррозии
3.2 Определение потока сероводорода к поверхности коллектора
3.3 Прогнозирование скорости коррозии с учетом
плотности бетона
3.4 Определение требуемой плотности бетона и остаточного ресурса
коллектора с учетом факторов, влияющих
на скорость коррозии
3.5 Элементы колодцев
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Исследования сероводородной коррозии на действующем

коллекторе
4.2 Исследования по подбору составов бетона повышенной
плотности
4.3 Исследования по определению наиболее эффективных защитных
покрытий и ремонтных составов
4.4 Исследования структуры образцов, подвергшихся коррозии
ГЛАВА 5. АНТИКОРРОЗИОННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО
ПОВЫШЕНИЮ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ВОДООТВОДЯЩИХ КОЛЛЕКТОРОВ
5.1 Первичная защита бетона
5.2 Вторичная защита бетона
5.3 Эксплуатационные способы защиты
5.4 Рекомендации для проектирования железобетонных
водоотводящих коллекторов по критерию «долговечность»
5.5 Организация производственного процесса на комбинате по
выпуску изделий и конструкций
водоотводящих коллекторов
5.1.1 Входной контроль
5.1.2 Операционный контроль
5.1.3 Приемочный контроль
5.6 Внедрение результатов исследований и их экономическая
эффективность
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Канализационные сети являются частью подземной инфраструктуры городов и играют важную роль для их жизнеобеспечения. В 60-80 г.г. прошлого века в России велась массовая жилищная застройка новых территорий с соответствующими сетями водоотведения. При их устройстве широко применялись коллекторы из железобетона, к преимуществам которых можно отнести невысокую стоимость, отсутствие дефицита в сырьевых материалах при производстве, технологичность при укладке и последующей эксплуатации.
Процесс сероводородной коррозии в прошлом был недостаточно изучен, поэтому отсутствовали методы учета и прогнозирования факторов, влияющих на деструктивные процессы железобетона водоотводящих коллекторов. Кроме того, зачастую применялись изделия с ограниченной коррозионной стойкостью, имеющие марку бетона по водонепроницаемости У4 и ниже. При таких условиях железобетонные коллекторы не могли обеспечить нормативную долговечность, которая должна составлять не менее 50 лет. В результате эксплуатационным службам городов приходилось, в лучшем случае, осуществлять преждевременный капитальный ремонт канализационных сетей, а в худшем — проводить их полную замену. В отдельных случаях были зафиксированы крупные аварии на железобетонных коллекторах, причинившие существенный экологический и материальный ущерб.
В настоящее время проблеме повышения долговечности водоотводящих коллекторов уделяется большее внимание, однако данные, содержащиеся в современных российских нормативах, не позволяют произвести оценку ресурса эксплуатации коллекторов водоотведения. Так, в ГОСТ 31384 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии» [35] указывается, что для оценки степени агрессивности среды по отношению к бетону коллектора концентрацию сероводорода необходимо принимать по опыту эксплуатации данных сооружений или рассчитывать при проектировании в зависимости от состава сточных вод и конструктивных характеристик трубо-

Если весь выделившейся из стоков сероводород достигнет сводовой поверхности коллектора, растворится в конденсате и окислится тионовыми бактериями до серной кислоты, которая в полном объеме вступит в реакцию, то скорость коррозии может быть вычислена, как:
с' = ' Ь' ' X ‘10-4 = (1'3 ’10_4) ‘ см/час’ (1'3)
с, = Ц>5 . (ф££) ММ/ГОД5 (1.4)
где С’ — средняя скорость коррозии бетона, если вся кислота вступит в реакцию; ср - поток сероводорода, г/м2/час, поступающего к стенке железобетонного коллектора; 2,4 - плотность бетона; (100/32) - отношение молярных масс СаС03 и Б; А - коэффициент реакционной емкости бетона (способность к нейтрализации кислоты), выраженный в виде эквивалента карбоната кальция СаС03. Значение А принимается в диапазоне 0,17-0,20 - для бетона, изготовленного на гранитном или кварцевом заполнителе, А=0,9 - для бетона с известняковым заполнителем, А=0,4 - для защитных покрытий на основе цемента; 10'4 —м2/см2; 11,5 - (мм-час-м2)/(годт).
Обычно не весь сероводород достигает сводовой поверхности бетона коллектора - его часть может уноситься потоками свежего воздуха за счет вентиляции; кроме того, не вся образовавшаяся на поверхности коллектора серная кислота вступает в реакцию с бетоном, поэтому Р. Померой ввел для выражения (1.4) понижающий коэффициент £ Таким образом, итоговое значение средней скорости сероводородной коррозии вычисляется, как:
Г 11,5-(р5ууТ
Lavg “ А > Н-’Э
где Са„е — средняя скорость сероводородной коррозии бетона; £ - коэффициент эффективности взаимодействия образовавшейся серной кислоты с бетоном, определяющий какое ее количество вступит в реакцию. Значение £ может составлять от 0,3 и приближаться к 1,0, когда вся образовавшаяся на поверхности бетона кислота вступит в реакцию. Минимальные значения коэффициента £=0,3-0,4 должны приниматься в том случае, когда скорость образования кислоты высокая и на поверхности бетона находится много конденсата (теплые стоки, холодная поверхность трубы), который будет уносить
большую часть серной кислоты обратно в сточные воды. В трубах больших диаметров с умеренной скоростью образования кислоты, большая ее часть вступит в реакцию, и значение коэффициента £ будет составлять от 0,9 до 1
[131].