Захист бетону в каналізаціях
Бетон є найбільш часто використовуваним матеріалом при будівництві очисних споруд, каналізаційних шляхопроводів, насосних станцій, горловин і люків. Бетон є економічним рішенням, легким у використанні та довговічним для більшості застосувань. У більшості випадків бетонні конструкції можуть експлуатуватися декадами, проте в деяких випадках, наприклад в очисних спорудах, горловинах і люках каналізацій, ємностях для переробки стічних вод та інших застосуваннях, що піддаються впливу високих концентрацій сірководню, мікробіологічна корозія може призвести до серйозних відшарувань і руйнувань. Сульфати, що містяться у стічних водах, є основним джерелом сполук сірки, проте до того ж в сульфатах стічних вод завжди присутні органічні сполуки і бактерії, які призводять до формування сірководню і його перетворення в сірчану кислоту, а саме:
Біологічне формування сірководню з сульфатів, що містяться в стічних водах;
Утворення парів сірководню;
Біологічне перетворення сірководню в сірчану кислоту.
Кислотна атака є одним з чинників руйнування бетону. На додаток, зниження рН бетону депасивує арматурний профіль, що призводить до корозії, розширення продуктів корозії, тріщин в бетоні і відшарування. На сьогодні відсутні стандарти для визначення стійкості бетонної конструкції та ремонтних матеріалів до мікробіологічної корозії. Однак можна тестувати конструкції та матеріали безпосередньо в існуючих спорудах, можливе прогнозування біологічної корозії в лабораторних умовах, можливе занурення матеріалів в розчини сірчаної кислоти. У Північній Америці поширеною практикою тестування ефективності захисних і ремонтних матеріалів до впливу мікробіологічної корозії є перевірка їхньої хімічної стійкості при зануренні в розчин сірчаної кислоти 10% концентрації. В умовах впливу такої хімічної атаки навіть дуже хороший бетон буде практично повністю знищується після 140 днів впливу. Проте існуючі конструкції функціонують декадами. Таким чином, такий «складний» тест приводить до рішення використовувати полімерні матеріали для ремонту подібних споруд і серйозно обмежує застосування матеріалів на цементній основі. Одним з варіантів є нанесення полімерних покриттів, наприклад епоксидів, уретанів, поліуретанів на поверхню бетону. Даний підхід ґрунтується на припущенні, що мінімізуючи дифузію H2S, утворюється менше сірчаної кислоти в бетоні і таким чином бетон є більш захищеним. У теорії застосування полімерних покриттів виглядає розумним і може спрацювати при капітальному будівництві під час нанесення на дуже гладкий і чистий бетон. При виконанні ремонту ситуація дещо інша. Бетонна поверхня не є гладкою, найчастіше досить шорстка, волога, забруднена. Дуже складно її очистити і ще складніше висушити, особливо в разі каналізаційних і стічних систем. Також на такій поверхні дуже складно створити ідеально цільний гладкий шар полімеру без раковин і тріщин. Вода проникає через ці раковини і тріщини і створює капілярний тиск, відриваючи шар полімеру від бетону. Додатковий тиск чинить капілярний тиск води, що проникає з негативного боку конструкції. Так як здатність бетону до розтягування абсолютно низька, полімерне покриття починає відшаровуватися. Подібні відшарування відбуваються в будь-яких спорудах, в яких бетонне покриття полімерне, у постійно вологому середовищі. У структурах, що піддаються впливу мікробіологічної корозії, відшарування полімерних покриття відбувається ще швидше. Спроби знизити дифузійні характеристики полімерних покриттів не привели до позитивних результатів, тому що основна проблема і складність укладання покриття без раковин і тріщин не була вирішена. Саме тому використання полімерних покриттів для захисту бетону споруд, схильних мікробіологічної корозії, не є ефективним і довгостроковим рішенням. Тріщини і конструкційні шви в бетоні є додатковою проблемою. При нанесенні тонкошарового епоксидного покриття вздовж тріщини, тріщини пройдуть крізь покриття через зрушення, викликані температурними перепадами. Тому еластичність ремонтної системи та її товщина є важливими характеристиками ремонтної системи для очисних і каналізаційних споруд.
Gemite Products Inc. володіє багаторічним досвідом виконання ремонту, гідроізоляції та захисту бетону в очисних спорудах, каналізаційних колодязях, горловинах і люках. Результатом багаторічних розробок і випробувань є кілька матеріалів на цементній основі для ремонту та захисту бетону, підданого впливу мікробіологічної корозії. Одним з основних і найбільш ефективних матеріалів є полімермодифікований матеріал на основі алюмоцементу Cem-Kote Flex CR. Для тестування цього та інших матеріалів на стійкість до мікробіологічної корозії була розроблена технологія перевірки ефективності таких матеріалів спільно з Мосводоканалом, державною установою міста Москва, набагато більш реалістична, ніж занурення складу в 10% розчин сірчаної кислоти. Мосводоканал обрав ділянку каналізаційної системи з високим ступенем руйнування бетону (6-8 мм руйнування за 1 рік) та ділянку для визначення ефективності матеріалів. Перебування ремонтної суміші протягом 12 місяців у згаданій камері дозволяє визначити «відмінну», «хорошу», «незадовільну»ефективність застосованих матеріалів. Gemite надав контрольні зразки своїх матеріалів для тестування в червні 2006 року. Одним з тестованих матеріалів був 2 мм шар Cem-Kote Flex CR, нанесений на контрольний бетонний циліндр. Тест був завершений в червні 2007 року і результати довели ефективність даного покриття – ніяких відшарувань, ніяких втрат ваги. Деякі з інших матеріалів показали втрату у вазі і відшарування.
Cem-Kote Flex CR – це полімермодифікована суміш алюмоцементу, в якому унікальне поєднання властивостей полімеру і цементу забезпечує відмінну хімічну стійкість до мікробіологічної корозії. Матеріал абсолютно нечутливий до вологості поверхні бетону на відміну від полімерних покриттів. Cem-Kote Flex CR на порядок більше нечутливий до капілярних тисків і відшарування, ніж полімерні покриття. Також матеріал має відмінну еластичність, що дозволяє стягувати тріщини основи до певних меж. Cem-Kote Flex CR легкий при нанесенні, а також абсолютно екологічно безпечний на відміну від загроз, які несуть полімерні системи.
Cem-Kote Flex CR –це двокомпонентна система, що складається з сухої частини і рідкої полімерної добавки. Два компонента змішуються на будівельному майданчику за допомогою звичайної електричної дрилі або міксера, наносяться двома шарами щітками або напиленням загальною товщиною 1.6-2 мм. При капітальному будівництві перед нанесенням матеріалу достатньо підготувати поверхню водою під тиском. Маленькі раковинки покриваються Cem-Kote Flex CR, великі – спочатку заповнюються тим же матеріалом з меншою кількістю полімерної добавки. Усадні тріщини і конструкційні шви накриваються армуючої сіткою Reinforcing Fabric HD.
Якщо виконується захист дуже грубих і нерівних поверхонь (наприклад, відновлення горловин і люків каналізаційних систем, стічні системи) спочатку видаляється зруйнований бетон і поверхня очищується водою під тиском. Далі використовуються цементні матеріали, модифіковані мікрокремнеземи Fibre-Patch OV для ручного застосування та Spray-Con WA ST для «вологого» торкрет бетону, що наносяться товщиною 1-5 см для вирівнювання поверхні. Перед установкою армуючої сітки Reinforcing Fabric HD поверхня повинна бути вирівняна. Spray-Con WS ST також був випробуваний за програмою Мосводоканал і також показав гарну стійкість до мікробіологічної корозії. Армовані фіброю матеріали Fibre-Patch OV і Spray-Con WS ST – нечутливі до вологості поверхні, на яку наносяться, а наявність фібри забезпечує високу міцність і стягування тріщин.
Очисні споруди, горловини і люки, каналізаційні системи містять металеві деталі, які також потребують захисту від корозії. Полімерні антикорозійні системи дуже складно застосувати для захисту від корозії в даному випадку, тому що вони вимагають підготовки металу до ступеня «білого металу»і сухої поверхні перед нанесенням. Також подібні бар’єрні полімерні системи є чутливими до раковин і бугорків на поверхні. Gemite для вирішення даного завдання вже багато років використовує використовує антикорозійне покриття на цементній основі Fibre-Prime, который який не потребує підготовки поверхні до ступеня «білого металу», достатньо всього лише видалити іржу, що слабо тримається. Також матеріал абсолютно нечутливий до вологості поверхні, на яку наноситься. Для додаткового захисту від корозії мікробіологічної поверх Fibre-Prime може бути нанесений шар Cem-Kote Flex CR. У багатьох застосуваннях, як наприклад відновлення люків і горловин каналізаційних систем, необхідно спочатку зупинити активне протікання води для подальшого виконання ремонту. Для вирішення даного завдання Gemite пропонуєшвидкозастигаючу гідропломбу Fibre-Patch.
