В. П. ШЕВЯКОВ, В. С. ЖОЛУДОВ
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ
ТОО «РЕДАКЦИЯ ГАЗЕТЫ «АРХИТЕКТУРА:
МОСКВА—1995
В книге обобщен современный опыт защиты
зданий и сооружений от агрессивных воздейст-
вий, рассмотрены характерные коррозионные
процессы при действии жидких, твердых и газо-
образных сред на основные строительные мате-
риалы.
Приводится система нормирования степени
агрессивности для различных частей зданий и
сооружений, основные положения по выбору хи-
мически стойких конструкций и материалов, ме-
тодология проектирования раздела АЗ (антикор-
розионная защита). Систематизированы кон-
структивные решения способов защиты подзем-
ных вод и грунтов от агрессивных и токсичных
сред, рассмотрены методы учета затрат на анти-
коррозионную защиту применительно к отдель-
ным строительным элементам.
Книга предназначена для широкого круга
инженерно-технических работников, связанных
с проектированием, строительством и эксплуа-
тацией строительных конструкций и технологи-
ческого оборудования. Она может быть также
использована в качестве учебного пособия для
технических вузов и колледжей.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ..... ............. ......	4
Глава 1
Строительные конструкции и окружающая
среда ..................	6
1.1.	Нормирование агрессивных воздейст-
вий .................	6
1.2.	Взаимодействие строительных матери-
алов с влагой воздуха  .. 9
1.3.	Атмосферные воздействия ...... 11
1.4.	Агрессивные среды внутри зданий и
сооружений ............. 17
Глава 2
Коррозия строительных материалов и
конструкций ..............	22
2.1.	Строительные стали . ...... 22
2.2.	Цементные бетоны ......  .	30
2.3.	Действие знакопеременных темпера-
тур и увлажнения ..........	40
2.4.	Арматурные стали ..........	42
2.5.	Влияние напряженного состояния на
коррозию бетона ..........	43
Глава 3
Способы повышения долговечности и хи-
мической стойкости ........... 46
3.1.	Уменьшение воздействия агрессивных
сред ................	46
3.2.	Первичная защита ..........	49
3.3.	Вторичная защита . . . .... 62
Гл а в а 4
Организация проектирования ......	78
Глава 5
Несущие и ограждающие конструкции зда-
ний ................... 84
5.1.	Подземные конструкции ....... 84
5.2.	Химически стойкие полы ....... 91
5.3.	Ограждающие конструкции ..... 111
5.4.	Легкие металлические конструкции . . 123
Глава 6
Сооружения промышленных предприятий
6.1.	Резервуары ............. 125
6.2.	Газоотводящие трубы ........ 129
6.3.	Каналы и тоннели . .....137
Глава 7
Защита от коррозии и экология ..... 140
7.1.	Атмосферные загрязнения ...... 141
7.2.	Загрязнения грунтов, обводнение пло-
щадок и изменение состава подземных
вод ................. 144
7.3.	Уменьшение опасности от агрессивных
и токсичных жидких сред ...... 146
Глава 8
Обеспечение химической стойкости и дол-
говечности при ремонтах и реконструкции 153
Глава 9
Экономическая эффективность защиты от
коррозии ................ 163
3
ВВЕДЕНИЕ
Здания и сооружения являются частью на-
ционального богатства страны. Их общая
стоимость к концу 80-х годов оценивалась в
сумме более 750 млрд, рублей.
Увеличение темпов строительства и по-
гоня за снижением стоимости долгие годы
были определяющими в технической полити-
ке, поэтому вопросы увеличения сроков служ-
бы строительных конструкций и обеспечения
химической стойкости неизменно отодвига-
лись на второй план, а порой просто игнориро-
вались.
Размеры конструктивных элементов на-
значались и назначаются в основном по требо-
ванию прочности, без учета коррозионных по-
терь. Так например, СНиП 11-23-81 (стальные
конструкции, нормы проектирования) запре-
щает увеличивать толщину конструктивных
элементов даже в условиях сильно агрессив-
ных сред, нисколько не учитывая условия экс-
плуатации и экономическую целесообразность
таких требований.
Считались неизменными (или малоизменя-
емыми) и теплотехнические характеристики
материалов на весь период эксплуатации зда-
ний без учета тех процессов, которые проте-
кают под влиянием окружающей среды.
Обеспеченность строительных конструк-
ций средствами защиты от коррозии значи-
тельно отставала от объема строительного
производства. По некоторым материалам —
химически стойким лакокрасочным и метал-
лизационным, мастикам, герметикам, совре-
менным листовым или рулонным полимерным
пленкамм—она составляла всего 20—30% от
потребности.
Поэтому большинство зданий и сооруже-
ний, построенных в послевоенные годы (с 1951
по 1985 годы в стране было сдано в эксплу-
атацию около 18000 только крупных промыш-
ленных объектов, выполнены со строитель-
ными конструкциями, не соответствующими
современным требованиям по химической
стойкости и долговечности. [1,2]
4
При проектировании конструкций долгие
годы основными были вопросы механической
прочности, деформаций, устойчивости, без
учета изменения этих свойств во времени.
Эта точка зрения продолжает нередко гос-
подствовать и сейчас, а такие понятия как
«надежность», «долговечность», «отказ», «ре-
монтопригодность», «критерии предельного
состояния» только начинают осваиваться
проектировщиками.
Между тем, за последние десятилетия
произошли значительные изменения, непо-
средственно влияющие на сохранение пассив-
ной части основных фондов (к ним относятся
здания и сооружения):
1.	Повышение прочностных свойств позво-
лило уменьшить толщину стальных несущих и
ограждающих элементов; во много раз возрос-
ли предельные допускаемые напряжения в ар-
матурной стали, появились принципиально но-
вые решения, например, здания из легких ме-
таллических конструкций. При этом оказа-
лась не изученной в натурных условиях ско-
рость коррозии.
2.	Технологические процессы усложнились.
Стали применяться неизвестные ранее агрес-
сивные среды, последствия воздействия ко-
торых на конструкции не выявлены, так как
для этого требуются довольно длительные
исследования.
3.	Заметно возросла коррозионная актив-
ность атмосферы, особенно в городах и на
промышленных предприятиях.
Интенсификация производства привела к
повышению температур, давлений, использо-
ванию более активных кислот и щелочей (на-
пример в черной металлургии, где серно-кис-
лотное травление заменяется на соляно-кис-
лотное).
4.	Отмечается заметная тенденция сни-
жения качества на всех этапах инвестицион-
ного процесса: от проектирования до изго-
товления и монтажа строительных кон-
струкций.
5.	Увеличилось количество зданий, мораль-
но и технически устаревших, «запасы» проч-
ности в которых значительно уменьшены под
воздействием окружающей среды.
6.	До настоящего времени отсутствуют
четко функционирующие службы надзора на
предприятиях, а у производственников нет
стимулов, делающих их заинтересованными в
длительной безремонтной эксплуатации зда-
ний и сооружений.
Можно также добавить недостаточное
внимание к проблеме со стороны инженерной
общественности и высшей школы. В большин-
стве строительных ВУЗов студендам не да-
ют достаточных знаний об этой проблеме, а
если читают курс коррозии и защиты, то
только применительно к строительным ма-
териалам, без особенностей влияния коррози-
онных процессов на здание и сооружение в
целом.
Резкое снижение темпов промышленного
строительства (в конце 80-х—начале 90-х го-
дов), вызванное экономическим и политичес-
ким кризисом в стране, развал установивших-
ся связей, приватизация предприятий, дума-
ется еще более обострят проблему в ближай-
шие годы. Конструкции, подверженные корро-
зии в зданиях и сооружениях (если они будут
бесхозными), перестанут контролироваться и
восстанавливаться, что значительно сокра-
тит срок их службы.
Поэтому, в предлагаемой читателям кни-
ге авторы постарались привлечь внимание
специалистов, занимающихся проектировани-
ем, строительством и эксплуатацией, к тем
первоочередным задачам, решение которых
возможно даже при современном уровне стро-
ительной индустрии и культуры производ-
ства.
Кроме того, у авторов имеется надежда,
что с переходом на новые формы собственнос-
ти и появлением истинных «хозяев» предпри-
ятий (которым не безразлично, в каком состо-
янии перейдут от них к следующим поколени-
ям построенные здания и сооружения) будет
постепенно изменяться и отношение к сохра-
нению основных фондов.
Есть еще одна проблема, к которой об-
ращено внимание читателя—взаимосвязь за-
щиты от коррозии с экологией. Это не дань
модным веяниям. Дело в том, что защита от
коррозии зданий, сооружений, технологическо-
го оборудования и защита окружающей среды
являются частью одной проблемы—защиты
человека. Практически все агрессивные среды
опасны не только для материалов, из которых
выполнены строительные конструкции, но и
для атмосферы, грунтов, подземных вод, так
как способны нарушить экологическое равно-
весие.
Утечки жидких агрессивных сред из огром-
ных подземных резервуаров, канализационных
коллекторов, трубопроводов наблюдаются в
первую очередь при высокой коррозионной ак-
тивности среды, а последняя, в свою очередь,
как правило сочетается с высокой токсичнос-
тью. Поэтому следствием снижения долго-
вечности элементов зданий и сооружений яв-
ляется нарушение их герметичности, загряз-
нение подземных питьевых горизонтов, де-
струкция грунтов, что непосредственно влия-
ет на живую природу.
Ликвидация утечек и восстановление по-
врежденных зон требуют огромных матери-
альных затрат, а экологические последствия
порой невозможно прогнозировать.
Многообразие рассматриваемых проблем
не позволило авторам подробно осветить во-
просы коррозионной стойкости различных ма-
териалов, применяемых в строительстве,
также как и некоторые особенности выбора
типов первичной и вторичной защиты про-
мышленных зданий многочисленных отраслей
народного хозяйства, где имеются агрессив-
ные среды. Для этого существует достаточ-
ное количество как отечественной, так и за-
рубежной литературы, ссылки на которую
имеются.
Задачей книги было выявить и обратить
внимание на наиболее типичные проблемы,
возникающие на стадии проектирования,
строительства и ремонта конструкций в аг-
рессивных средах. Именно от их качественной
проработки и выполнения в значительной
степени зависит сохранность вновь возводи-
мых и реконструируемых зданий и сооружений,
составляющих значительную часть нацио-
нального богатства страны.
5
ГЛАВА 1
СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
1.1.	НОРМИРОВАНИЕ АГРЕССИВНЫХ
ВОЗДЕЙСТВИЙ
В промышленных зданиях несущие элементы,
подвергающиеся механическим нагрузкам (колонны,
фермы, плиты и балки покрытий, перекрытия и др.)
проверяются расчетами на прочность, деформатив-
ность, обеспечение устойчивости, предельную вели-
чину раскрытия трещин и т. д. Силовые нагрузки и их
классификация устанавливаются главой СНиП
2.01.07—85 «Нагрузки и воздействия».
В условиях действия кислот, щелочей, высокой
относительной влажности воздуха, периодических
увлажнениях с замораживанием и оттаиванием сни-
жение несущей способности происходит чаще не от
механических нагрузок, а недооценки (агрессивных
сред, воздействия которых не регламентируются пе-
речисленным выше документом. Поэтому даже тща-
тельно выполненные расчеты и запроектированные в
соответствии с ними элементы еще не гарантируют
«отказ», если не учтены коррозионные воздействия.
Для конструкций из железобетона и бетона не
всегда обязателен контакт с внешней агрессивной
средой: нарушение технологии изготовления, введе-
ние избыточного количества хлоридсодержащих до-
бавок, или попадание хлоридов в бетон вместе с
заполнителями, могут быть причиной коррозии и сни-
жения несущей способности.
Наличие четких параметров, характеризующих
коррозионные нагрузки, особенно важно на стадии
проектирования, так как концентрацию растворов в
наливных сооружениях, относительную влажность
воздуха, температуру и состав газов в помещениях,
интенсивность проливов на полы назначают весьма
ориентировочно—часто только на основании техно-
логических заданий. В реальных условиях эти пара-
метры изменяются и через 1—2 года после начала
эксплуатации большинство строительных конструкций
работают в условиях внешней среды, отличных от
проектных. Нередко сложности возникают и при оцен-
ке степени агрессивности среды, когда последняя
рассматривается изолированно, применительно к ма-
териалу— без учета его работы в составе конкретной
конструкции здания и характера нагружения. Поэтому
общую оценку коррозионной опасности целесообраз-
но определять на разных условиях: материал-кон-
струкция-здание (сооружение), (рис. 1.1).
Принятая в нормативных документах качествен-
ная оценка коррозионной опасности по степени воз-
растания подразделяется на четыре категории: не
агрессивная, слабоагрессивная, среднеагрессивния и
сильноагрессивная. [3]
Более сложно установить взаимосвязь степени
агрессивности со снижением несущей способности
конкретной конструкции.
6
Рис. 1.1
Уровни оценки коррозионной опасности
окружающей среды.
Для металлоконструкций существует классифика-
ция, основанная на скорости коррозии в мм/год. По
уменьшению сечения можно расчетным путем прове-
рить усилия в элементах и определить снижение несу-
щей способности конструкций при условии, что кор-
розия имеет равномерный характер, (табл. 1.1)
Для элементов зданий из бетона, железобетона,
асбестоцемента и некоторых других неметаллических
материалов такой четкой зависимости нет. Системати-
зация часто дается по внешним признакам, например:
слабое разрушение поверхности — слабая степень аг-
рессивности; повреждение углов — средняя степень
агрессивности; «четко выраженные разрушения», об-
нажения заполнителей, трещины—сильная степень
агрессивности. Снижение несущей способности по та-
ким признакам при этом может быть определено до-
вольно субъективно.
Такая систематизация может быть использована
лишь как ориентировочная при проведении диагнос-
тики, так как понятие «снижение прочности в зоне
коррозии» не конкретно.
Отдельные подходы к созданию количественной
теории долговечности железобетона выполнены в на-
шей стране путем математического моделирования в
жидких и газовых средах и исследований напряжен-
ного состояния в зависимости от характера коррози-
онных процессов. [4].
Хотя многие вопросы коррозии бетона и армату-
ры исследованы довольно подробно и имеется мето-
дика прогнозирования этих процессов применительно
к натурным условиям (1, 2, 3 вид коррозии бетона,
карбонизация, напряженное состояние и коррозия
под действием сульфатов и т. д.) моделирование дол-
Таблица 1.1
ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ВОЗДЕЙСТВИЯ СРЕДЬ!
НА СТАЛЬ И БЕТОН
	Углеродистая сталь			Цементный бетон	
	Средняя скорсть равномер- ной корро- зии мм/год	ГОСТ 13819- -68, баллы	Сниже- ние про- чности в зоне корро- зии, %	Внешние признаки коррозии бетона	Снижение прочности в зоне кор- розии, %
Неагрессивная	До 0,01	1-3	0	—	0
Слабая	0,01-0,05	4,5	До 5	Слабое разрушение поверхности	До 5
Средняя	0,05-0,5	6	Д° ю	Повреждение углов	До ю
Сильная	>0,5	>7	>15 Четко выраженные разрушения, обнаже- ние заполнителей, разрыхление струк- туры, трещины		>20
говечности и создание методов расчета конструкций
по предельному состоянию, вызванному коррозион-
ным воздействием среды — задача весьма сложная,
требующая еще своего решения.
Поэтому по аналогии с коррозией стали для неме-
таллических материалов можно условно принимать,
что каждая последующая степень агрессивного воз-
действия в зависимости от условий протекания спо-
собна значительно ускорить развитие коррозионных
процессов.
В свою очередь эти процессы следует рассматри-
вать лишь в системе, где имеется: во-первых, объект
воздействия (конструкция, состоящая нередко из
двух-трех различных материалов) и, во-вторых, среда
(в которой последние эксплуатируются). Поэтому
оценка степени агрессивности применительно к зда-
ниям и сооружениям редко бывает однозначной.
Рассмотрим пример (рис. 1.2)
В одноэтажном промышленном здании с кирпич-
ными стенами (красный кирпич на цементно-песчаном
растворе), железобетонными колоннами, металличес-
кими фермами и сборными железобетонными плита-
Рис. 1.2.
Различные материалы, применяемые в несущих и ог-
раждающих конструкциях одного промышленного здания.
ми покрытий газовая среда внутри помещений харак-
теризуется следующими параметрами:
Влажность — 80%
Температура —18° С
В атмосфере диоксид серы—до 10 мг/мЗ
Хлористый водород — до 8 мг/мЗ
Для различных конструктивных элементов здания
условия работы и материал отличаются, поэтому бу-
дут и разные оценки степени агрессивного воздейст-
вия (хотя все они подвергаются воздействию одной
атмосферы) что видно из нижеследующего:
Наименование конструкций и материалов	Степень агрессивного воздействия			
	Не агрес-	Слабо аг-	Средне аг-	Сильно аг-
	сивная	рессивная	рессивная	рессивная
Стены	Кирпич	+ Цементно-песчаный раствор	+
Колонны	Железобетон	+
Плиты покрытия	Железобетон	+
Фермы покрытия	Ст-3	+
Состав и содержание сред, в которых работают
конструкции, весьма разнообразен и даже для одно-
типных производств, расположенных в различных гео-
графических районах, не бывает одинаковым. Поэ-
тому используются различные признаки, по которым
классифицируется агрессивность среды и коррозион-
ные процессы. Так, например, по физическому состо-
янию среды делятся на жидкие, твердые, газообраз-
ные. Конструкции могут эксплуатироваться в контакте
только с жидкой или газообразной средой или одно-
временно сразу в трех. Может быть и попеременное
воздействие.
В жидких средах эксплуатируются конструкции
наливных сооружений (резервуары, емкости), подзем-
ные конструкции при наличии грунтовых вод и эле-
менты зданий, на которые попадает вода, технологи-
ческие растворы, атмосферные осадки (полы, стены,
колонны и др.).
Твердые среды: пыль, аэрозоль, соли находятся в
воздухе во взвешенном состоянии. Они могут быть
основным видом агрессивных воздействий для неко-
торых типов зданий и сооружений (рис. 1.3)
Коррозионная опасность твердых сред определя-
ется их гигроскопичностью и степенью растворимости
в воде.
Большинство конструкций промышленных зданий
и сооружений не могут контактировать со средой,
находящейся только в одном агрегатном состоянии.
По мере изменения атмосферных, гидрогеологичес-
ких или технологических условий происходят измене-
ния характера действующих сред.
Типичный пример — атмосферные воздействия,
где среда может действовать в любом из трех агрес-
сивных состояний: жидком (осадки), твердом (пыль),
газообразном (составляющие воздуха).
Выявить наиболее опасные для конструкций со-
четания агрессивных сред и продолжительность воз-
действия является первоочередной задачей при раз-
работке антикоррозионной защиты.
Деление по физическому состоянию удобно для
7
ЛСИЛКИЕ СРЕДЫ
газообразные среды
ТВЕРДЫЕ СРЕДН
Рис. 1.3
Воздействие агрессивных сред в различном агрегатном состоянии на элементы зданий и сооружений
1. Закрытое здание
2. Открытая этажерка.
3. Подземный резервуар.
4. Склад минеральных удобрений
четкого рассмотрения коррозионных процессов и
систематизации требований по показателям агрессив-
ности, поэтому она и принята для строительных мате-
риалов.
Существует также классификация по условиям
воздействия и характеру протекания процесса:
Атмосферная коррозия, которая, в свою оче-
редь, может иметь место на открытом воздухе; под
навесами; в неотапливаемых и отапливаемых здани-
ях. Атмосферную коррозию иногда подразделяют по
виду загрязнений (сельская, промышленная, город-
ская, приморская).
Подземная (почвенная) коррозия — разрушение
материалов в грунтах. В строительстве этот вид кор-
розии имеет большое значение, так как распростра-
няется на металлические трубы, резервуары, водово-
ды, шпунтовые стенки и другие конструкции, соприка-
сающиеся с грунтом.
Агрессивность грунтов по отношению к металлу
определяется их электропроводностью или удельным
омическим сопротивлением, зоной влажности, хими-
ческим составом, пористостью и др. Нормирование
агрессивности при почвенной коррозии и коррозии,
вызываемой блуждающими токами, выполняется по
специальным нормативным документам. [5]
Подводная, которая в свою очередь может быть:
при полном погружении; при неполном погружении;
при переменным погружении
Классификация по характеру коррозионных по-
вреждений:
Коррозия металла: равномерная, неравномерная, ще-
левая, контактная и др.; в железобетоне: коррозия в
зоне трещин, при взаимодействии реакционных за-
полнителей с цементным камнем, при замораживании
и оттаивании.
Могут быть и другие признаки, в зависимости от
той задачи, которая стоит перед специалистами, ре-
шающими проблему долговечности строительных кон-
струкций.
Например, в отапливаемых зданиях протекание
коррозионных процессов следует рассматривать
одновременно с теплофизическими процессами. При
этом оценка агрессивности среды выполняется раз-
дельно: для конструкций внутри помещений и для
наружных ограждений.
В свою очередь, применительно к наружным ог-
раждающим элементам зданий среду можно подраз-
делять на внешнюю — представляющую всю совокуп-
ность климатологических воздействий (солнечная ра-
диация, осадки, низкие температуры, пылевые отло-
жения) и внутреннюю — атмосфера помещения (мик-
роклимат).
Для некоторых сооружений, например, заглуб-
ленных наливных резервуаров, внутренней средой яв-
ляется заполняющая их жидкость, а внешней — грун-
ты или подземные воды.
По характеру основного вида коррозионной на-
грузки большинство строительных конструкций можно
разделить на две большие группы: подвергающиеся
атмосферным воздействиям (паро-газовые, твердые и
жидкие среды) и конструкции, подвергающиеся воз-
действию преимущественно технологических жидких
сред (растворы кислот, щелочей, солей).
Во вторую группу могут быть отнесены резерву-
ары, полы, технологическое оборудование с жидкими
средами. Контакт таких сред со сталью, бетоном и
железобетонном без защитных покрытий недопустим.
Наибольший объем конструкций, требующих защиты,
приходится на первую группу. Для прогнозирования
коррозионных процессов при атмосферных воздейст-
виях важно выявить взаимосвязь влажности воздуха
с влажностным состоянием материала (бетон, кирпич,
асбестоцемент, дерево) или характером пленки влаги
на поверхности (сталь, алюминий и др.).
1.2.	ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ
МАТЕРИАЛОВ С ВЛАГОЙ ВОЗДУХА
Влажность воздуха (от которой зависит интен-
сивность коррозионных процессов в атмосфере) при-
8
нято определять такими параметрами, как парциаль-
ное давление (упругость) водяного пара Е и относи-
тельная влажность — ср.
Вода в виде пара является составной частью
воздуха. В отличие от других составляющих (кисло-
рода, углекислого газа, азота и др.), содержание кото-
рых изменяется незначительно, количество водяного
пара не является постоянным, так как единица объ-
ема воздуха при определенной температуре может
содержать только такое количество пара, при кото-
ром он становится насыщенным. Избыточное количес-
тво выпадает в виде конденсата. Это избытычное
количество может образоваться при уменьшении объ-
ема воздуха или резком понижении его температуры.
Если максимальное содержание водяного пара в
воздухе не достигнуто, то он находится в ненасыщен-
ном состоянии.
С повышением температуры воздуха давление
пара увеличивается, причем, если температура воз-
растает от 0° С до +10° С, давление увеличивается
примерно в два раза.
Содержание водяного пара в воздухе (г/м3) назы-
вается абсолютной влажностью.
Величина упругости водяного пара изменяется от
нуля до максимального парциального давления Е,
соответствующего полному насыщению воздуха. Пар-
циальное давление, так же как и абсолютная влаж-
ность воздуха, возрастает с повышением температу-
ры. (рис. 1.4)
Каждой температуре воздуха (при одинаковом
давлении) соответствует определенное значение Е.
Эту температуру называют точкой росы.
Р
Отношение g, выраженное в процентах, называ-
ют относительной влажностью. Величина относи-
тельной влажности является основным параметром
при выявлении степени агрессивного воздействия
среды.
Если в замкнутом объеме понижать температуру,
то относительная влажность повышается до тех пор,
пока не станет равно 100%, т. е. будет достигнута
плотность насыщенного пара. При дальнейшем пони-
жении температуры избыток пара выпадает в конден-
сат.
±о°с	+ 10 °C	+ 20°С + ЗО*С
Рис. 1.4
Зависимость парциального давления водяного пара и
абсолютной влажности воздуха от температуры.
Когда воздух в помещении, имеющий определен-
ные параметры tBH и <рвн соприкасается с поверхнос-
тью твердого тела (стены, переплеты, остекление,
покрытие), имеющем температуру точки росы (Тр), на
поверхности образуется конденсат. На металле об-
разование конденсата четко видно, часто даже не
вооруженным глазом. Применительно к капиллярно-
пористым и пористым материалам (бетон, кирпич, ас-
бестоцемент, цемент, песчаный раствор) процесс кон-
денсации протекает по объему и заметен на поверх-
ности лишь при полном насыщении влагой всех пор.
Поэтому в холодный период года «мостики холода» в
наружных стенах в первую очередь заметны на ме-
таллических поверхностях.
Для ограждающих конструкций температурный
перепад At между воздухом и внутренней поверхнос-
тью нормируется по гигиеническим требованиям из
условий «комфортности». [7]
В цехах с агрессивными средами не менее важно
учитывать At, в первую очередь применительно к
наружным ограждениям — стенам и покрытиям.
Образование конденсата на поверхности не обя-
зательно может быть вызвано температурным пере-
падом и высокой влажностью воздуха. Имеется зна-
чительное количество производств, атмосфера кото-
рых содержит твердые продукты в виде пыли или
аэрозолей. Если они обладают хорошей растворимос-
тью (свыше 2 г/л), то являются гигроскопичными.
Для строительных конструкций на поверхности
которых имеется слой гигроскопичной пыли в виде
солей, конденсат будет выпадать при влажности, со-
ответствующей точке росы для насыщенного раствора
этой соли. Например, для пыли MgCl2 точка росы
составляет 33%, NaCl — 77% (таб. 1.6) Когда влаж-
ность воздуха выше этих значений на поверхности
будет образовываться конденсат (представляющий
насыщенный раствор солей), обладающий высокой
коррозионной активностью.
Применяемые в промышленных зданиях матери-
алы по виду поверхности можно разделить на две
группы: металлы и неметаллы.
Основу первой группы составляют строительные
стали. Ко второй относятся: бетон, кирпич, дерево,
асбестоцемент, цементные растворы, а также желе-
зобетон (хотя и содержит до 2-3% арматуры).
Сталь является твердым кристаллическим мате-
риалом, обладающая такой высокой плотностью, что
является практически непроницаемой для воды и ее
паров. Влага на таких материалах может конденсиро-
ваться только на поверхности. [17]
У неметаллов внутренняя структура пористая
или капиллярно-пористая, что предполагает наличие
значительной внутренней поверхности (часто превы-
шающей наружнюю), которая при определенных ус-
ловиях может быть доступна для влаги окружающе-
го воздуха или агрессивных газов, содержащихся в
нем. (рис. 1.5)
Увлажнение материалов и образование пленки
влаги на их поверхности нередко рассматривают с
позиций капиллярной конденсации и адсорбции.
Явление адсорбции связано с действием у по-
верхности любого твердого тела силового поля, кото-
рое притягивает молекулы газа (адсорбата). Адсорба-
том является не только газ, но и молекулы воды,
постоянно находящиеся в воздухе. Силовое поле
твердого тела складывается из физической адсорб-
ции и химической.
При химической адсорбции взаимодействие меж-
9
М е т а л /7
Рис. 1.5
Схема образования на поверхности металла и бетона
адсорбированной влаги.
ду твердым телом и адсорбируемыми молекула-
ми (что представляет по существу химической взаимо-
действие) происходит путем перехода электронов и
образования химических (валентных) связей.
Физическая адсорбция (она называется иногда
поверхностной конденсацией) вызвана силами меж-
молекулярного взаимодействия.
Четкую границу между этими видами адсорбции
установить довольно трудно, однако применительно к
атмосферной коррозии, чаще принимается физичес-
кая адсорбция.
Количественную зависимость адсорбированной
фазы от равновесного давления паров воды (влаж-
ности воздуха) приятно изображать изотермами ад-
сорбции. При адсорбции (сорбции) на границе поверх-
ности металла (кирпича, бетона) и окружающего воз-
духа, образуется межфазовый слой, отличный по
свойствам и от твердого тела и от газа электротех-
ническими, магнитными, физическими и механичес-
кими свойствами.
Этот слой является как бы переходным от газа к
твердому телу. Толщина слоя на поверхности твер-
дого тела, в котором действуют силы притяжения,
ничтожно мала — соизмерима с толщиной одной мо-
лекулы воды — поэтому он часто называется мономо-
лекулярным слоем (мономолекулярная адсорбция).
По мере повышения влажности воздуха (давления
пара) толщина пленки влаги увеличивается и адсорб-
ция переходит в полимолекулярную.
Так как сила притяжения с твердым телом наи-
более высокая у непосредственно с ним контактирую-
щих молекул, при полимолекулярной адсорбции связи
несколько слабее. При дальнейшем возрастании
влажности (и толщины адсорбированных слоев) связи
молекул с твердой поверхностью уменьшаются на-
столько, что уже не влияют на физико-химические
свойства и эта влага мало чем отличается от атмо-
сферной. Считается, что моно- и полимолекулярная
адсорбция протекает при влажности воздуха до 30-
40%, а ее характер как у металла так и бетона
близок. Затем наблюдается значительное отличие,
вызванное тем, что у бетона имеется огромная внут-
10
ренняя поверхность, так же адсорбирующая влагу.
Эту поверхность образуют многочисленные поры,
пронизывающие бетон. Если их диаметры близки к
размерам молекул воды (менее 10“б см), то внутрен-
нее пространство в таких порах будет целиком нахо-
диться под действием сил притяжения твердого тела.
[15, 16]
В порах большего диаметра (10“7—1СГ5 см) влия-
ние стенок пор сказывается в том, что под действием
сил притяжения происходит искривление поверхности
и образование так называемого мениска, (рис. 1.5)
Капиллярная конденсация начинается в порах, на
стенках которых уже имеется пленка моно и полимо-
лекулярных слоев влаги, находится под влиянием
твердого тела. За счет образования мениска давле-
ние в порах меньше чем на открытой поверхности,
поэтому в этих порах будет происходить конденсация.
(Ю)
Полные изотермы адсорбции (сорбции) бетона
имеют S-образную форму с точками перегиба, харак-
терными для капиллярно-пористых тел. (рис 1.6)
Зависимость радиуса пор (в которых при опреде-
ленной влажности будет конденсация) от влажности
воздуха выражается уравнением Кельвина.
Рис. 1.6
Типичная изотерма сорбции бетона.
Для каждой относительной влажности воздуха в
бетоне имеется определенное количество пор соот-
ветствующего диаметра в которых будет происходить
конденсация. Капиллярная конденсация протекает в
порах г<10“5 см, так как в больших порах давление
такое же как и над свободной поверхностью жидкос-
ти. Конденсат в таких порах не образуется и они могут
увлажняться лишь при контакте с жидкостью (дейст-
вие воды, технологических растворов и т. д.).
Процесс капиллярной конденсации начинается
постепенно по мере увеличения влажности воздуха,
интенсивность выражается тангенсом угла наклона
касательной к сорбционной изотерме. Капиллярная
конденсация происходит и на поверхности металла,
которая не является абсолютно ровной. Найболее
интенсивное образование капиллярной влаги на по-
верхности металла и в порах бетона начинается со
значений влажности <у?>70— 80%, что видно по рез-
кому подъему изотермы сорбции. Чем выше относи-
тельная влажность воздуха, тем интенсивнее проте-
кает капиллярная конденсация.
В процессе роста толщины пленки влаги (на по-
верхности и в порах) претерпевают изменения и ее
свойства. В моно- и полимолекулярных слоях свойст-
ва воды под влиянием сил притяжения к твердой
поверхности значительно отличается от «свободной
воды». В десятки раз уменьшается величина диэлек-
трической постоянной — соответственно с 80 до 3—2 и
растворимость ионов (вплоть до полного исчезнове-
ния), увеличивается плотность; температура замерза-
ния может составить —60—70° С, плотность —1,2—
2 г/см3. Пленка влаги при моно- и полимолекулярной
адсорбции по существу не является электролитом.
Поэтому при низкой относительной влажности воз-
духа, коррозия практически не развивается даже при
наличии в воздухе агрессивных сред.
По мере повышения влажности толщина пленки
увеличивается и при интенсивной капиллярной кон-
денсации вода постепенно приобретает свойства
электролита.
Интенсивная капиллярная конденсация (при кото-
рой начинается атмосферная коррозия) наступает при
<р>70%. Максимум коррозии и физической адсорбции
может не совпадать, так как на процессы большое
влияние оказывают состав атмосферы, температура,
состояние поверхности.
Для атмосферной коррозии используется такое
понятие, как «критическая влажность», величина ко-
торой составляет 70—-80%. При влажности ниже этик
значений коррозионные процессы на металле, бетоне
и в арматуре железобетона протекают весьма мед-
ленно (если в атмосфере нет гигроскопичных продук-
тов).
При влажности выше 75 — 80% и скорость кор-
розии увеличивается. Дальнейшее повышение толщи-
ны пленки воды до 1 мк и более (что наблюдается при
влажности более 95%) несколько уменьшает ско-
рость коррозии. При такой толщине пленки замедля-
ется Диффузия через нее кислорода к поверхности
металла и процесс переходит в «мокрую» атмосфер-
ную коррозию, механизм которой приближается к
коррозии при погружении металла в воду.
Близкая картина зависимости коррозии от влаж-
ности воздуха у арматуры в железобетоне.
Так как относительная влажность воздуха часто
изменяется (рис. 1.7), то наряду с адсорбцией паров
воды наблюдается и обратный процесс—десорбция,
протекающий при высушивании материалов. Приме-
нительно к неметаллическим строительным матери-
алам процессы адсорбции и десорбции называют ино-
гда сорбционными. Для каждого материала, в зависи-
мости от его пористости и температуры, существует
равновесие между влажностью воздуха и тем количе-
ством влаги, которое конденсируется в порах—уста-
Прадолунительность испытаний^ сут
Рис. 1.7
Суточные колебания влажности бетона при изменении
относительной влажности воздуха от 40 до 100% (8)
навливается гигроскопичное равновесное влагосоде-
ржание, которое зависит от типа пор и их количества.
[8]
1.3	АТМОСФЕРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
Строительные конструкции, контактирующие с ат-
мосферой, подвергаются различным видам физико-
химических воздействий, источником которых являют-
ся осадки (дождь, туман, роса, снег), твердые частицы
(пыль, аэрозоль), газообразные компоненты, содер-
жащиеся в воздухе, солнечное облучение, ветровое
давление, суточные колебания температуры и влаж-
ности воздуха и др. (табл. 1.2)
Таблица 1.2
КЛАССИФИКАЦИЯ АТМОСФЕРЫ ПО УРОВНЮ
ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Тип атмосферы	Концентрация SO2 мг/м3	Концентрация С1 мг/(м3 сут)
Сельская	<0,015	^0,3
Городская	0,016—0,200	<1,0
Промышленная	0,201—0,500	<1,0
Приморская	<0,015	1,0—20,0
Морская	<0,015	>20,0
Снижение долговечности и скорость коррозии
при действии атмосферных факторов зависит от мате-
риала из которого изготовлены конструкции и объем-
но-планированных решений зданий и сооружений. На-
пример, высокая влажность атмосферного воздуха,
увеличивая скорость коррозии сталей, практически не
влияет на коррозию бетона. В то же время количество
циклов перехода температуры через 0°С при увлаж-
нении (мало влияющими на скорость коррозии стали)
является важным параметром, определяющим пер-
вичную защиту конструкций, выполненных из капил-
лярно-пористых и пористых материалов (кирпич, бе-
тон, асбестоцемент, керамзитобетон и др.).
Для металлических конструкций определяющим
параметром скорости атмосферной коррозии, являет-
ся продолжительность контакта с адсорбционной вла-
гой и наличие коррозионно-активных сред. Коррозия
металла развивается под адсорбционными слоями во-
ды, когда влажность воздуха равна или превышает
«критическую», т. е. более 70%, но без образования
на поверхности конденсата. Коррозию при такой
влажности (70 — 95%) называют «влажной» атмо-
сферной коррозией.
При наличии конденсата, а также увлажнении
конструкций атмосферными осадками, «влажная» ат-
мосферная коррозия переходит в «мокрую» — на по-
верхности образуется фазовая видимая пленка влаги.
Продолжительность периодов года, когда конструк-
ции эксплуатируются в таком режиме, определяются
для атмосферных условий географическим районам:
11
для Средней Азии это составляет всего 500 — 700
ч/год, а в Приморском крае и Прибалтике превышает
3000 ч/год.
Условно вся территория страны разделена на три
зоны, в зависимости от продолжительности (в часах
за год) сохранения на поверхности металла фазовой
пленки влаги (включая дождь, туман, росы, оттепели)
Сухая	300 ч-1000
Умеренно-влажная (нормальная)	ЮООч-2500
Влажная	2500 Ч-4000
Благодаря работам лаборатории коррозии метал-
лов Института физической химии АН СССР, а также
сети базовых коррозионных станций, расположенных
в различных районах страны, были разработаны кар-
ты коррозионной активности атмосферы. Если срав-
нить их с картами увлажнений, то наглядно видна
зависимость скорости коррозии от наличия фазовой
влаги, (рис. 1.8)
Коррозионные карты разработаны для чистой ат-
мосферы, не загрязненной промышленными выброса-
ми, т. е. для фоновой концентрации хлоридов и оксида
серы.
Если конструкции увлажняются атмосферными
осадками, например дождем, коррозия из влажной
переходит в «мокрую». При этом процесс несколько
тормозится. Максимальная скорость имеет место при
относительной влажности, близкой к 100% — в период
высыхания конструкций после дождя.
Коррозия может возрасти в десятки раз, если
строительные конструкции подвергаются воздействию
технологических газовых, твердых и жидких сред (хи-
мические и нефтехимические предприятия, заводы
черной металлургии, производства минеральных удо-
брений и др.). В этом случае данные о скорости
коррозии можно получать путем проведения натур-
ных обследований.
При наличии над металлоконструкциями навесов,
кровельных покрытий, защищающих от некоторых ви-
дов атмосферных воздействий (дождь, снег, пыль и
др.), продолжительность пребывания на поверхности
фазовой влаги уменьшается, хотя и не исключается
полностью (действуют роса, туман, иней). Еще боль-
шим экранированием обладают навесы с наружными
стенами в неотапливаемых зданиях [6].
Сказанное выше относится к конструкциям из
низкоуглеродистой стали. Для алюминиевых сплавов
и атмосферостойких сталей коррозия при наличии
агрессивных газов протекает под навесами и особен-
но в неотапливаемых зданиях более интенсивно, чем
на открытом воздухе (при прочих близких условиях),
так как атмосферные осадки растворяют и вымывают
агрессивные соли из образующихся на поверхности
металлов окисных пленок.
Особенность атмосферной коррозии металла —
ее зависимость от сезонных колебаний влажности.
Максимальный прирост коррозии имеет место в ве-
сенне-летний и осенне-зимний периоды, когда наряду
с высокой влажностью воздуха, выпадает значитель-
ное количество осадков. Для средней полосы нашей
страны — это период года с температурой 0-н +8° С.
Коррозия металлов в чистой атмосфере при тем-
пературе ниже нуля практически не развивается, так
как отсутствует одно из условий процесса — наличие
электролита на поверхности (чистый лед является
диэлектриком).
В атмосфере, загрязненной твердыми продукта-
ми, образующими растворы электролита и замерзаю-
12
щими при отрицательных температурах (например,
поваренная соль), коррозия может протекать доволь-
но интенсивно.
На коррозию железобетонных конструкций (при
нормальной плотности бетона) атмосферная влаж-
ность при отсутствии агрессивных газов оказывает
незначительное влияние. Если же имеются такие газы
как диоксид серы, сероводород, хлор, хлористый во-
дород и др., то в зависимости от их содержания в
воздухе степень агрессивности изменяется от слабой
до сильной главным образом из-за опасности кор-
розии арматурной стали. Что касается бетона, асбе-
стоцемента, кирпича, то при отсутствии непосред-
ственного увлажнения и переходов температуры че-
рез 0°С степень агрессивности среды значительно
ниже.
Для этой группы строительных материалов наи-
более опасными факторами атмосферных воздейст-
вий, способных в короткий срок снизить их прочност-
ные свойства, являются увлажнение и последующее
размораживание. Чем ниже значение расчетной зим-
ней температуры, тем интенсивные протекают про-
цессы. Например при температуре атмосферы выше
—10° С к кирпичу специальные требования по морозо-
стойкости не предъявляются.
Для железобетона требования к морозостойкости
не предъявлются при расчетной температуре зимой
выше —5° С (для конструкций II класса). При расчет-
ной температуре ниже —40° С для тяжелого бетона
морозостойкость должна быть не менее F=150. Если
при этом конструкции защищены от атмосферных оса-
дков, морозостойкость снижается до F=100. Это не
относится к наружным стенам отапливаемых зданий а
также покрытиям (см. главу 5).
Интенсивность разрушений зависит не только от
увлажнения и замерзания, но и количества таких
циклов в течение года (рис 1.9), которое в свою оче-
редь определяется климатологическими картами, а
суровость климата характеризуется градусоднями —
количеством дней с отрицательной температурой,
учетом остужающего действия ветра.
Градусодни получают умножением среднемесяч-
ной отрицательной температуры на количество таких
дней в году. Для различных климатических районов
нашей страны эта величина колеблется от 300 до 5000.
[14]
Элементы зданий и сооружений, подвергающиеся
замерзанию и оттаиванию в увлажненном состоянии
(независимо от расчетной температуры) для районов
с количеством градусодней более 1500 должны иметь
морозостойкость не ниже F = 75.
Наличие пленки влаги на поверхности конструк-
ций или их сорбционная влажность являются основ-
ными, но не единственными факторами определяю-
щими атмосферную коррозию, интенсивность которой
также зависит от наличия агрессивных газов.
При всем многообразии техногенных выделений в
атмосферу, существуют наиболее характерные газо-
вые среды, применительно к которым можно давать
оценку агрессивного воздействия для большинства
зданий и сооружений, независимо от их технологичес-
кого регламента и типа конструкции:
сернистный (SO2) и серный (SO3) ангидрид, серо-
водород (H2S), окислы азота (NO2, NO3), хлор (С12),
хлористый водород (НС1).
Рис. 1.8	1. Продолжительность общего увлажнения земной поверхности.
2. Карта атмосферной коррозии стали.
13
w	во’	$о°	iqo*	па^	w
Рис. 1.9 а) Количество циклов перехода температуры через 0°С за год по различным районам страны.
20*	40° 00° 00°100'120° М’ 160’	100’
б) Градусодни отапливаемого периода (с температурой выше +8° С)
14
Группы агрессивности газов и их
предельно допустимые концентрации, мг/м3
	пдк	Группы газов, согласно [3]		
		В	С	Д
Диоксид серы	10	0,5—10	10—200	>200
Фтористый водород	0,5	0,05—5,0	5—10	10—100
Сероводород	10	0,01—5	5—100	>100
Оксиды азота	5	0,1—5	5—25	25—100
Хлор	0,1	0,1—1,0	1—5	5—10
Хлористый водород	5	0,05—5	5—10	10—100
Их коррозионное воздействие зависит (при про-
чих равных условиях) от концентрации, продолжи-
тельности контакта с конструкцией, способности рас-
творяться в воде и образовывать с ней соединения,
обладающие кислыми или нейтральными свойствами.
Способность различных газов растворяться в во-
де приведена в табл. 1.3
Таблица 1.3
РАСТВОРИМОСТЬ АГРЕССИВНЫХ ГАЗОВ В ВОДЕ
ПРИ t = 20°C
Наименование газов (паров)	Растворимость в воде на 1000 мл
Диоксид углерода	0,009
Диоксид серы	39,4
Сероводород	1,35
Сероуглерод	0,525
Хлористый водород	442
Хлор	2,3
Оксиды азота	0,63
Соединения, содержащие серу, включая S02 и
SO3, являются одними из основных источников повы-
шенного агрессивного воздействия атмосферы, на
строительные конструкции. Концентрация сернистого
газа колеблется в значительном интервале, (табл. 1.2)
Выделяющиеся в воздух сернистые соединения
способны под действием солнечной радиации, кисло-
рода, влажности воздуха и различных загрязнений
превращаться в SO3. Скорость окисления SO2 в зави-
симости от этих параметров может составлять в час от
0,1 до 10% его первоначального уровня загрязнения
сернистым газом. В свою очередь, SO3 при взаимодей-
ствии с влагой воздуха превращается в серную кисло-
ту— H2SO4. Часть SO2 окисляется и также взаимодей-
ствует с влагой с образованием сернистой кислоты
H2SO3, которая превращается в серную под действи-
ем кислорода:
2H2SO3+O2-*2H2SO4
Наличие в воздухе ионов тяжелых металлов, оксидов
азота и других соединений ускоряют процессы окис-
ления.
Молекулы SO2 являются центрами, способствую-
щими конденсации влаги. Даже их небольшое содер-
жание приводит к нарушению равновесного состоя-
ния фазовой влаги воздуха, что видно из таблицы:
Содержание S02 в воздухе мг/м3	Молярная концентра- ция SO2 на литр	Расчетная величина PH
0,81	0,07	4,15
2,54	0,14	3,86
5,54	0,20	3,72
8,73	0,26	3,59
В присутствии продуктов коррозии металлов, ка-
тализирующих окисление, кислотность может увели-
чиваться до PH = 2.
При взаимодействии SO2 с влагой на поверхности
металла образуется кислота, которая растворяет ок-
сидные пленки и активирует анодный процесс. Неко-
торые авторы считают, что действие SO2 связано с его
деполяризирующим влиянием. (12)
Начальной фазой коррозии является адсорбция
сернистого газа и реакции окисления, способствую-
щие изменению PH.
Конечные продукты восстановления SO2 зависят
от потенциала коррозии металла. Лимитирующей ста-
дией коррозии является скорость химического рас-
творения твердофазных продуктов реакции.
Взаимодействие SO2 с бетоном в атмосферных
условиях протекает довольно медленно. Сколько-ни-
будь заметное влияние этот газ может оказать лишь
при концентрации намного выше ПДК и при высокой
влажности воздуха. Такие условия создаются внутри
сооружений (трубы, резервуары, газоходы, коллекто-
ра и т. д.).
Даже при содержании SO2 до 10% по объему,
согласно [11, 13], повреждение бетона в виде шелуше-
ния за 75 суток при <р = 60 и 95% наблюдалось на
глубину не более десятых долей мм, а внутренние
слои бетона даже несколько уплотнились в резуль-
тате заполнения пор образующимся при взаимодейст-
вии с SO2 сульфатом кальция. Поэтому в действующих
нормативах сернистый газ по отношению к бетону
классифицируется как среднеагрессивный лишь при
высокой концентрации.
Для арматуры в железобетоне диоксид серы опа-
сен при нарушении защитного слоя бетона, наличии
трещин и дефектов — когда может иметь место изме-
нение щелочной среды.
Соединения азота образуются при горении, а так-
же в производствах, связанных с получением удобре-
ний. Существует довольно значительная группа этих
соединений: NO, NO2, NO3, N2O3, N2O5 и др., из кото-
рых первые два являются наиболее распространен-
ными.
В условиях атмосферы под действием солнечной
радиации может происходить окисление NO в NO2.
Химические свойства оксидов азота аналогичны свой-
ствам сернистого газа.
Так наиболее устойчивым в атмосфере является
NO2, который при взаимодействии с водой образовы-
вает азотистую и азотную кислоту.
2NO2 + H2O-*HNO3 + HNO2
В воздухе азотистая кислота является неустой-
чивым соединением. Но в пленке воды на поверхнос-
ти металла она легко восстанавливается и поэтому
проявляет свойства окислителя.
Азотная кислота на поверхности стали восстанав-
ливается до диоксида азота, играя роль сильной кис-
лоты и окислителя.
Также как и сернистый газ оксиды азота являют-
ся стимуляторами катодной и анодной реакции и поэ-
тому являются коррозионно опасными для металла.
15
Коррозия бетона при действии оксидов азота воз-
можна как и при действии SO2 лишь в условиях об-
разования конденсата и наличия высоких концентра-
ций газа (в основном это имеет место в сооружениях),
при этом образуются соли типа: Ca(NO2)2, Ca(NO2)2-
4Н2О, Ca(NO3)2'4H2O характеризующиеся высокой
растворимостью в воде и гигроскопичностью.
Галогеносодержащие соединения. Такие газы,
как хлористый водород, хлор, фтористый водород и их
производные, не без основания считаются наиболее
опасными для строительных конструкций.
При взаимодействии хлора с влагой воздуха об-
разуется хлорноватистая кислота, которая в условиях
солнечной радиации, примесей твердых частиц и раз-
личных газов, разлагается: Н2О + Cl2НС1О + Н + С1
с образованием хлорноватистой кислоты и ионов во-
дорода и хлора. Растворимость хлора в воде состав-
ляет при 20° С около 2,3 г/л, что почти в двести раз
меньше, чем растворимость НС1. (Табл. 1.3)
С водой хлор образует хлорную воду, при этом
протекает реакция гидролиза:
С12 + Н2О^НС1 + НС1О
В свою очередь, хлористая кислота разлагается
(НС1ОНС1 + О), причем кислород здесь является
окислителем.
В молекулярном виде хлор может присутствовать
в воде лишь при Рн<5, а при больших значениях Рн
преобладающим является ион гипохлорита. Хлор яв-
ляется одним из наиболее активных деполяризато-
ров. Он разрушает пассивирующую пленку на поверх-
ности железа и при наличии влаги вызывает интенсив-
ную коррозию строительных конструкций.
Наличие хлорноватистой кислоты делает раство-
ры окислительными и способными восстанавливаться
на катоде.
НС1 + Н + + 0-> */2 С12 + Н2О
НС1О + Н+ +20->С1 + Н2О
Активное взаимодействие хлора, хлористого во-
дорода с неметаллическими материалами (как и всех
других агрессивных газов) возможно лишь при нали-
чии конденсационной влаги, увлажнений и очень вы-
соких концентрациях (т. е. внутри сооружений и обо-
рудования). Поэтому бетон, раствор, асбестоцемент,
кирпич в условиях сухой атмосферы производствен-
ных помещений, где выполнены требования санитар-
ных норм (ПДК), не требуют какой-либо специальной
защиты.
Применительно к железобетону галогеносодер-
жащие газы являются наиболее агрессивными, так
как представляют значительную опасность для ар-
матуры. Адсорбируясь при повышенной влажности
воздуха на поверхности и в порах бетона, НС1 и С12
активно взаимодействуют с гидроокисью кальция, об-
разуя хлористый кальций, гипохлорит кальция, раз-
личные формы оксихлоридов, а также гидрохлоралю-
минаты и гидрохлорферриты, часть из которых раз-
лагается углекислым газом воздуха. Эти продукты
могут быть гигроскопичными и активно поглощать
влагу из воздуха. На поверхности конструкции образу-
ются соединения, содержащие хлориды, которые пу-
тем диффузии перемещаются в глубину бетона. Их
проникание зависит от влажности воздуха, концен-
трации галогенов и плотности бетона. Диффузия хло-
ридов может опережать фронт карбонизации, [9] поэ-
тому арматура будет со временем находиться в нека-
рбонизованном бетоне, но в контакте с хлор-ионами.
Так как они являются депассиваторами, то даже в
щелочной среде возникает опасность коррозионных
повреждений (в первую очередь для предварительно-
напряженных конструкций), где хлориды способны
вызвать коррозионное растрескивание некоторых ти-
пов стали. [13]
Фтористый водород не опасен для стали и для
бетона в сухой атмосфере, но при повышенной влаж-
ности вызывает коррозию.
При действии нескольких газов, например SO2 и
Cl2, НС1 и N02 коррозионный эффект может усилить-
ся в зависимости от интенсивности фронта карбониза-
ции.
Твердые среды играют значительную роль в ак-
тивизации коррозионных процессов. Повышенная ско-
рость коррозии в приморской зоне связана с влияни-
ем аэрозолей, содержащих хлориды. Еще большая
коррозия имеет место на калийных предприятиях,
вокруг складов минеральных удобрений и т. д. Источ-
никами твердых частиц являются процессы выветри-
вания горных пород, пыль, выделяемая при горении, и
продукты технологических процессов.
Скорость падения на конструкции частиц зависит
от их размеров и изменяется от 1,25 х 10-6 см/сек для
частиц менее 0,02 мк до 1,25 см/сек для частиц более
20 мк. Мелкие частицы размером 5х10-8 —10-7 см
поднимаются и переносятся потоками воздуха на
большие расстояния. Они же являются центрами, с
которых начинается конденсация влаги из воздуха,
образуя так называемые «ядра концентрации».
Над крупными промышленными объектами на вы-
соте 1 км количество ядер концентрации достигает
нескольких миллионов в 1 см3, в сельской местнос-
ти— порядка 10000. Чем больше твердых частиц в
воздухе, тем ниже значение «критической влажнос-
ти». Поэтому в промышленной атмосфере в воздухе
могут создаваться условия, ускоряющие коррозион-
ные процессы.
Пыль и твердые частицы оседают не только на
горизонтальных элементах строительных конструк-
ций. Если масса частиц меньше чем сила их взаимо-
действия с твердой поверхностью, то они как бы
«прилипают» за счет сил адгезии даже на вертикаль-
ных элементах. С увеличением диаметра частиц ад-
гезия убывает:
Диаметр частиц, мк	70	120	160
Относительная сила адгезии для стальных неокрашенных поверхностей	160	50	25
Сила адгезии твердых частиц зависит также от
шероховатости поверхности, скорости переноса и от-
носительной влажности воздуха.
Наибольшее адгезионное взаимодействие твер-
дых частиц с поверхностью строительных конструкций
имеет место в интервале влажности <р = 65 — 95%.
Уменьшение скорости коррозии металлоконструкций
под навесами и в неотапливаемых зданиях объясня-
ется не только экранированием от атмосферной вла-
ги, но и защитой от твердых частиц.
Большинство частиц, размером больше 1 мк осе-
дают на конструкциях под действием силы гравита-
ции. Количество таких частиц составляет около 20%.
Частицы меньшего размера выводятся из атмосферы
с осадками (дождь, снег) или при образовании тума-
нов. Растворяясь в осадках, аэрозоли способны вы-
звать значительное снижение значения Рн (до 4,5 —
16
Таблица 1.6
3,5), что превращает атмосферные осадки в «кислот-
ные дожди»..(См. главу 8)
Наибольшую коррозионную опасность для стро-
ительных конструкций вызывает действие твердых хо-
рошо растворимых гигроскопичных солей, (табл. 1.4)
Таблица 1.4
РАСТВОРИМОСТЬ НЕКОТОРЫХ СОЛЕЙ
В ВОДЕ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ 18° С
Наименование	Растворимость, г/л
Na Cl	328
Na2SO4	168
Na2CO3	193
KC1	329
K2SO4	111
K2CO3	1080
Ca(OH)2	1,6
MgCl2	558
MgSO4	354
CaCl2	731
CaSO4	2,0
СаСОз	0,013
CaO	1,3
NaNO3	825
KNO3	316
ZnSO4	540
На элементы зданий, как снаружи, так и внутри
помещений они попадают в виде аэрозолей. Ввиду
более низких значений равновесной влажности (по
отношению к чистому воздуху), они вызывают намока-
ние и размораживание неметаллических материалов
в условиях отрицательных температур.
Твердые среды характерны для производств ми-
неральных удобрений особенно в зонах, где проис-
ходит их складирование.
В зависимости от растворимости в воде различа-
ют соли малорастворимые (менее 2 г/л) и хорошо
растворимые (свыше 2 г/л). По гигроскопичности мо-
жет быть использована оценка твердых продуктов,
приведенная в табл. 1.5, 1.6
Таблица 1.5
СТЕПЕНЬ ГИГРОСКОПИЧНОСТИ
ТВЕРДЫХ АГРЕССИВНЫХ СРЕД
Степень гигроскопичности	Равновесная влажность над насыщенным раствором, <рнр %
Высокогигроскопичные	<РнР^40
Среднегигроскопичные	40<<рНр^60
Г игроскопичные	60<фнр^75
Мал о гигроскопичные	75<<рНр^Э0
Не гигроскопичные	(рнр 90
ЗНАЧЕНИЯ УПРУГОСТИ ВОДЯНОГО ПАРА Ер, Па,
И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА срр
НАД НАСЫЩЕННЫМИ РАСТВОРАМИ СОЛЕЙ
ПРИ В = 100,7 кПа
Химическая формула соли	Упругость водяного пара Ep, Па при температуре, °C					Относительная влажность vp %, при t=20° С
	10	15	20	25	30	
ZnBr2	—	—	230,6	286,6	305,3	10
MgCl2	—	—	—	—	1400	33
Na2S2O3	548	761,3 1051		1451	1895	45
Mg(NO3)2	—	—	1261	1659	2169	54
Ca(NO3)2	746,6	954,6 1288		1605	2005	55
NaBr	—	959,9 1400		1787	2240	60
NH4NO3	917,3 1193		1566	1992	2524	67
NaNO3	950,6 1313		1804	2364	3076	77
NaCl	923,6 1279		1807	2381	3253	77 •
NH4C1	969,3 1353		1856	2416	3281	79
Ca(NH2)2	997,2 1365		1873	2408	3078	80
(NH4)2SO4	971,9 1355		1896	2600	3362	81
Na2SO4	909,3 1333		1927	2748	3633	82
KC1	1055	1445	1968	2636	3733	84
NaSO3	1075	1487	2038	2762	3706	87
CdSO4	1099	1511	2077	2812	3768	89
Na2CO3	—	1601	2090	2704	3465	89
CdBr2	—	—	2120	2820	3678	90
ZnSO4	1189	1597	2126	2802	3661	91
NH4N2PO4	1192	1658	2146	2921	3890	92
KNO3	1183	1635	2161	2925	3845	92
CaH4(PO4)2	1193	1689	2202	3052	3980	94
KH2PO4	1195	1683	2251	3034	3946	96
MgSO4	—	—	—	—	4000	97
K2SO4	1208	1701	2306	3141	4112	98
1.4. АГРЕССИВНЫЕ СРЕДЫ
ВНУТРИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Температура и влажность. Отапливаемые здания
имеют свой внутренний микроклимат, определяемый
технологическими и санитарно-гигиеническими требо-
ваниями. За счет искусственно поддерживаемой тем-
пературы и относительной влажности, изоляции от
влияний наружной атмосферы, основные параметры,
определяющие степень агрессивности (температура,
влажность, состав воздуха внутри помещения), до-
вольно стабильны. В холодное время года они мало
зависят от атмосферных изменений. (Рис. 1.10)
Наружные ограждения (стены, покрытия, остек-
ления), которые находятся в условиях двойного воз-
действия: атмосферы и внутреннего микроклимата,
работают в более сложных условиях, (см. главу 9)
По влажностному режиму отапливаемые здания
и сооружения подразделяются на четыре категории,
(табл. 1.7)
Кроме устойчивых параметров температуры и
влажности внутри цехов нормируются и контролиру-
ются предельные значения газовых и твердых сред,
2 А-289.
17
Таблица 1.7
ВЛАЖНОСТНЫЕ РЕЖИМЫ ПОМЕЩЕНИЙ
Режим	Влажность воздуха, % при температуре		
	до 12° С	12ч-24° С	свыше 24° С
Сухой	<60	<50	<40
Нормальный	>60 до 75	>50 до 60	> 40 до 50
Влажный	>75	>60 до 75	>50 до 60
Мокрый	—	>75	>60
скорость воздухообмена, что и обеспечивает микро-
климат помещений в тех зонах, где постоянно нахо-
дится обслуживающий персонал, т. е. в рабочих зо-
нах.
Как правило это пространство—до двух метров
над уровнем пола.
Вне пределов рабочей зоны температурно-влаж-
ностные и газовые параметры не нормируются. Поэ-
тому в местах эксплуатации ферм', плит покрытий,
фонарных зонах, состав атмосферы и значения влаж-
ности воздуха и соответственно степень агрессивнос-
ти могут отличаться.
Недооценка этих особенностей нередко является
причиной значительного сокращения срока службы
зданий и сооружений.
Устойчивые режимы влажности и температуры
характеризуются для отапливаемых промышленных
зданий в зимний период при стационарном технологи-
ческом процессе и обеспечении герметизации поме-
щений. Открытые дверные проемы, выбитые стекла,
сквозные швы в стеновых панелях нарушают тем-
пературно-влажностный режим.
Летом, при отключении отопления и разгермети-
зации помещений, влияние атмосферной влажности
сказывается заметнее. Для этого периода, если нет
избыточных тепловыделений в помещениях и отсутст-
вует кондиционирование, относительную влажность
можно ориентировочно принимать по средней влаж-
ности наружного воздуха.
Тогда среднегодовая влажность в помещениях:
т	Фот-Ь + ^-Ъ)
Фер-	365	К,
где фот—влажность воздуха в рабочей зоне помеще-
ний в отапливаемый период года
фнар — влажность наружного воздуха в период го-
да, когда не работает отопление.
Ti и Т2 — продолжительность соответственно ота-
пливаемого и неотапливаемого перио-
да.
В зависимости от климатического района страны
Т может быть>200 дней.
К—коэффициент, учитывающий повышение (или
понижение) влажности в зоне строительных
конструкций по отношению к рабочей зоне
(определяется на основании обследований).
Изменение влажностного режима в помещениях
для теплого периода года санитарными нормами как
правило не нормируется (за исключением зоны с осо-
бо жарким климатом). Проектировщиками обычно
принимаются одинаковые сантехнические параметры
внутренней среды как летом, так и зимой. Эти пара-
метры в свою очередь рассчитываются лишь примени-
тельно к отапливаемому периоду года. Недоучет этих
явлений может быть причиной занижения влажности
воздуха и соответственно степени агрессивного воз-
действия среды.
Если имеются тепловыделения, то для таких про-
изводств характерны низкая относительная влаж-
ность воздуха (при отсутствии избыточных влаговыде-
лений) и как следствие—незначительная скорость
коррозионных процессов. Наличие тепловыделений, в
том числе лучистого тепла, может привести к допол-
нительному нагреву строительных элементов и сни-
жению их долговечности. Например, железобетон при
нагреве выше 200° С теряет свободную влагу и может
наступить дегидратация его составляющих со сниже-
нием прочности.
Для предварительно напряженных элементов
темпердт^рд t°C
относительная ВЛАЖНОСТЬ f 7’
Рис. 1.10
Колебания температуры и относительной влажности воздуха в атмосфере (а) и рабочей зоне (б) цеха получения
хлора.
18
опасность нагрева может проявиться в релакса-
ции натяжения арматуры, поэтому температура по-
верхности предварительно напряженных конструкций
не должна превышать 80° С.
Для железобетонных конструкций «высушенных»
при низкой относительной влажности в случае нали-
чия агрессивных сред особенно опасны увлажнения
фазовой влагой в виде технологических проливов или
протечек кровли (при нарушении гидроизоляции). Су-
хой бетон начинает активно впитывать жидкость, ко-
торая вместе с растворенными агрессивными продук-
тами проникает в глубину за счет капиллярного под-
соса и термомассопереноса. В 2 — 3 см от поверхнос-
ти (под защитным слоем) происходит активная кор-
розия арматуры, скорость которой резко возрастает
при повышенных температурах. Поэтому для цехов с
повышенными теплоизбытками и агрессивной средой
(литейные, термические, электролизные, сушильные
и др.) первостепенное значение имеют долговечность
и герметичность кровельных покрытий и перекрытий
(см. главу 5).
Агрессивные газы попадают в атмосферу цеха из
технологического оборудования или трубопроводов, а
также при испарении жидких сред.
Содержание газов в рабочей зоне не должно
превышать нормируемых значений ПДК, поэтому эти
величины являются часто основными количественны-
ми показателями, по которым ориентируются при
оценке химического состава воздуха. В цехах, где
имеются выделения агрессивных газов, должен вы-
полняться систематический отбор проб с записью ре-
зультатов анализа.
В эксплуатационных условиях содержание газов
может значительно превышать ПДК, например, при
авариях, нарушении технологических регламентов,
износе оборудования. Если при этом не предусмат-
ривается аварийная вентиляция, снижение концен-
трации происходит за довольно длительный период
времени (зависящий от эффективности воздухообме-
на. В течение этого времени степень агрессивного
воздействия среды значительно возрастает. (рис. 1.11)

Рис. 1.11
Повышение концентрации хлора в период аварии (ра-
бочая зона).
Для строительных конструкций опасны аварий-
ные выделения газов, способных быстро реагировать
с влагой: С12, хлористый водород, SO3 и др.
2*
Распределение агрессивных газов по объему по-
мещений после их выделения из оборудования зави-
сит от направлений конвективных воздушных потоков,
характера аэрации, этажности, степени герметизации
ограждений и т. д.
На рис. 1.12 показано, как отличается содержа-
ние хлора (цех электролиза) по высоте и ширине в
различных точках цеха при одновременных замерах.
Их этих данных видно, что под покрытием, где рас-
положены наиболее нагруженные и большепролет-
ные конструкции, рабочее (не аварийное) содержание
газа было выше, чем на уровне перекрытий в 1,5—2
раза.
Колебания могут быть и более значительны — все
зависит от характера воздухообмена, системы вен-
тиляции, наличия аэрационных фонарей, местных от-
сосов, герметизации оборудования и помещений.
Для приведенного примера характерно, что выде-
ляющийся в атмосферу электролизного цеха хлор,
несмотря на то что он в 2,5 раза тяжелее воздуха, не
опускается на уровень первого этажа, даже при от-
сутствии сплошного перекрытия (оборудование уста-
новлено на ригели). Вместе с теплым воздухом хлор
выносится из фонарей в атмосферу, что вызвано зна-
чительными тепловыми потоками вокруг электролиз-
ного оборудования, имеющего значительные теплоиз-
бытки.
Конструкции, которые контактируют с воздухом
цеха и одновременно могут подвергаться атмосфер-
ным осадкам, эксплуатируются в наиболее тяжелых
коррозионных условиях: ограждения фонарей, плиты
покрытий, металлические переплеты. В таких зонах
скорость коррозии металлических элементов (по
сравнению с коррозией внутри цеха) может возрас-
тать в сотни раз.
Агрессивные газы в цех попадают не только при
дефектах или неплотностях оборудования или трубо-
проводов, работающих под давлением. Сооружения,
работающие под разряжением, с содержанием газов
на несколько порядков выше чем ПДК, также могут
быть источником повышенных газовыделений. Нали-
чие неплотностей (при огромной разнице в концен-
трациях по сравнению с окружающим воздухом) вы-
зывают молекулярную диффузию газов, которая мо-
жет быть ускорена турбулентными потоками воздуха
вокруг такого сооружения. При этом концентрация
газа в атмосфере цеха резко возрастает.
Данные по составу агрессивных газов и влажнос-
ти воздуха (на основании которых проектируется за-
щита вновь строящегося здания или сооружения) по-
лучают от специалистов, разрабатывающих техноло-
гическую часть проекта, и специалистов по вентиля-
ции. Соответственно от первых можно выяснить ха-
рактер процесса, состав агрессивных сред, их наиме-
нование. От специалистов по вентиляции — количест-
венное значение вредностей в рабочей зоне при ис-
правно работающей системе вентиляции и аэрации.
На действующих предприятиях эти характеристи-
ки могут значительно отличаться, поэтому наиболее
достоверными являются данные, полученные в ре-
зультате специально проведенных обследований.
Жидкие агрессивные среды являются наиболее
опасными для строительных конструкций. В производ-
ственных зданиях они попадают на стены, полы, ко-
лонны и др. элементы из оборудования при гидросмы-
ве. Особенностью жидких сред является огромное
разнообразие их как по составу, так и по степени
19
Рис. 1.12
Изменение концентраций газообразного хлора внутри цеха электролиза (мг/м3) при одновременных замерах в
различных зонах.
коррозионного влияния на сталь, бетон, кирпич, ас-
бестоцемент. Если в сооружениях и оборудовании
имеется опасность контакта с жидкими агрессивными
средами, то как правило конструкции изолируются
антикоррозионными покрытиями, так как большинст-
во из них рассчитаны на эксплуатацию только в газо-
воздушной среде.
Металлоконструкции при действии на них жидких
агрессивных сред должны иметь специальную кон-
фигурацию, толщину, жесткость, которые могли бы
обеспечить работоспособность конструкции совмест-
но с антикоррозионным покрытием. (См. главу 3)
Нарушение непроницаемости вторичной защиты
конструкций, контактирующих с жидкими средами, яв-
ляется одной из главных причин снижения срока
службы элементов зданий и сооружений.
Единой классификации агрессивных жидких сред
не существует. Степень коррозионной опасности каж-
дого вида определяется химическим составом, видом
строительных материалов, интенсивностью воздейст-
вия, температурой.
В отличии от зданий сооружения могут работать в
условиях длительного действия жидких сред: резерву-
ары, приямки, поддоны, фундаменты, сваи и др.
Проектирование сооружений, используемых для
хранения высокоагрессивных сред как, например,
кислот и щелочей, требует наиболее тщательной про-
работки вопросов защиты. (См. главу 6)
Твердые среды внутри производственных зданий
включают пыль и аэрозоли. Пыль является неотъем-
лемой частью многих технологических процессов, свя-
занных с переработкой твердых продуктов.
Для оценки агрессивности важны не все твердые
пылеобразные выделения, а только те, которые ха-
рактеризуются хорошей растворимостью (свыше 2 г/л)
и высокой гигроскопичностью. Именно такие твердые
среды, оседая в виде пыли на горизонтальных эле-
ментах, будут переходить в жидкое состояние, если
относительная влажность воздуха превышает «точку
росы». Табл. 1.4, 1.5, 1.6
На поверхности конструкций при этом образуется
насыщенный раствор, содержащий соли твердых про-
дуктов, которые являются (в зависимости от химичес-
кого состава) агрессивными по отношению к бетону
или стали. Соли могут быть нейтральными, но гигро-
скопичными. Увлажнение такими солями опасно для
бетона при знакопеременных температурах окружаю-
щего воздуха.
Для производств с избыточными пылевыделени-
ями (склады нитрофоски, хлористого калия, аммиач-
ной селитры и др.) толщина слоя твердых продуктов
на горизонтальных элементах может достигать 10 см.
При этом пыль представляет уже не только коррози-
онную опасность, но и значительно перегружает стро-
ительные элементы.
20
ЛИТЕРАТУРА
1.	Капитальное строительство СССР. М., 1988, Финансы
и статистика, 246 стр.
2.	Народное хозяйство СССР за 50 лет. М., 1987, Финан-
сы и статистика, 765 стр.
3.	Защита строительных конструкций от коррозии. СНиП
2.03.11—85
4.	Гузеев Е„ А. Основы расчета и проектирования желе-
зобетонных конструкций повышенной стойкости в коррози-
онных средах. Автореферат диссертации на соискание
д. т. н., М., 1961.
5.	Единая система защиты от коррозии и старения.
Подземные сооружения. Общие технические требования.
ГОСТ 9. 015-74
6.	Рекомендации по проектированию защиты от кор-
розии строительных металлических конструкций. М., 1986
7.	Строительная теплотехника. СНиП П-3-79**
8.	Черняев Л. И. Сорбционная способность бетона. Тех-
ническая информация ЦНИИТЭСтроМа, М., 1969, В.11
9.	Шевяков В. П. Исследование агрессивности газовой
среды и коррозии железобетона в цехах получения хлора.
Диссертация, М., 1974
10.	P.Y. Sereda and P.F. Feldman Wettig and prying of
Porous Material. Canadian Building, oct, 1970
11.	Алексеев С. H., Иванов Ф. M. и др. Долговечность
железобетона в агрессивных средах. М., Стройиздат, 1990,
315 стр.
12.	Михайловский Ю. Н. Атмосферная коррозия метал-
лов и методы их защиты. М., Металлургия, 1989, 101 стр.
13.	Москвин В. М„, Иванов Ф. ML, Алексеев С. Н„,
Гузеев Е. А. Коррозия бетона и железобетона, методы их
защиты. М., Стройиздат, 1980, 535 стр.
14.	Строительная климатология и геофизика. СНиП —
1-82
15.	Межфазовая граница газ-твердое тело, (под ред.
Э. Флада). М., Мир, 1970, 734 стр.
16.	Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность,
пористость, под ред. К. В. Чмутова. М., Мир, 1970, 407 стр.
17.	Стрекалов П. В., Михайловский Ю. Н., Данило-
ва М. В. Влияние суточных колебаний влажности и тем-
пературы воздуха на сорбцию влаги поверхности металла и
кинетику атмосферной коррозии. Защита металлов, том IV,
№ 3, 1976, 243 — 246 стр.
21
ГЛАВА 2
КОРРОЗИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ
2.1. СТРОИТЕЛЬНЫЕ СТАЛИ.
Стальные конструкции являются частью любого
промышленного здания или сооружения. Даже при
наличии железобетонного каркаса имеются металли-
ческие элементы, требующие защиты от коррозии
(связи, площадки, фонари, переплеты, закладные и
соединительные детали и т. д.).
Для сварных строительных металлоконструкций
используются низкоуглеродистые стали с содержани-
ем углерода до 0,25%. Наиболее ответственные кон-
струкции (большепролетные фермы, подкрановые
балки при тяжелых режимах работы, резервуары,
газгольдеры и др.) выполняются из специальных ста-
лей.
Более высокие требования к ударной вязкости
(особенно в северных районах), привели к появлению
большой группы низколегированных строительных
сталей типа 0912С, 14Г2, 14Г2АФ и др. с высокими
расчетными сопротивлениями. Так, если у стали мар-
ки ВСтЗкп2 расчетное сопротивление по пределу те-
кучести 210 МПА, то у стали 16Г2АФ — почти в 2 раза
выше—400 МПА.
Низколегированные.строительные стали в своем
составе содержат небольшое количество легирующих
добавок (хром, никель, ванадий) до 1—2%.
В высоколегированных (нержавеющих) сталях,
содержание легирующих добавок достигает 10 и бо-
лее процентов, (табл. 2.1). Они обладают высокой
химической стойкостью в таких средах, как кислоты,
щелочи, соли и применяются главным образом в хи-
мическом машиностроении для изготовления обору-
дования.
Выбор марок сталей определяется типом кон-
струкции, степенью ответственности здания или со-
оружения, климатическим районом строительства. [1]
Особенности действия различных агрессивных сред в
указанном документе не учитывается.
Ограничения по типам сталей в зависимости от
состава агрессивной среды даны в нормах на проек-
тирование защиты от коррозии. [2]
Низколегированные стали типа 09Г2, 14Г2,
18Г2АФПС по сравнению с низкоуглеродистыми сталя-
ми обладают пониженной стойкостью в атмосфере,
содержащей серосодержащие газы (SO2, SO3, H2S,
пары H2SO4). Разница в скорости коррозии настолько
велика, что при повышенной влажности воздуха (бо-
лее 60—70%) применение низколегированных сталей
не допускается.
Таблица 2.1
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ СТАЛЕЙ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Марки сталей	Углерод	Кремний	Марганец	Фосфор	Сера	Хром	Никель	Молибден	Ванадий	Медь	Другие элементы
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
ВстЗкп2	0,14-0,22	<0,07	0,3-0,6	<0,04	<0,05	<0,30	<0,30	—	—	<0,3	мышьяк 0,08
ВСтЗГПСб	0,14—0,22	<0,15	0,80-1,10	<0,04	<0,05	<0,30	<0,30	—	—	<0,3	мышьяк 0,08
ВСтЗСПб	0,14—0,22	0,12-0,30	0,4—0,65	<0,04	<0,05	<0,30	<0,30	—	—	<0,3	мышьяк 0,08
О9Г2	<0,12	0,17-0,37	1,4-1,8	—		<0,30	<0,30	—	—	<0,3	
О9Г2С	<0,12	0,5-0,8	1,3-1,7	—		<0,30	<0,30	—	—	<0,3	
14Г2	0,12-0,18	0,17-0,37	1,2-1,6	—		<0,30	<0,30	—	—	<0,3	
10Г2С1	<0,12	0,8-1,2	1,35-1,65	—		<0,30	<0,30	—	—	<0,3	
10Г2С1Д	0,12	0,8-1,1	1,3-1,65	—	—	<0,30	<0,30	—	 —	0,15-0,3	
15ХСНД	0,12-0,18	- 0,4-0,7	0,6-0,9	—	—	0,3-0,6	0,3-0,6	—	—	0,2-0,4	
15Г2СФ	0,12-0,18	0,4—0,7	1,3-1,7	—	—	<0,30 '	<0,30	—	—	0,05-0,1	
10ХСНД	0,12	0,6-1,1	0,5-0,8	0,07-0,12	—	0,6-0,9	0,3-0,8	—	—	0,4-0,6	алюминий 0,08-0,15
14Г2АФ	0,12-0,18	0,3-0,6	1,2-1,6		—	<0,40	<0,30	—	0,07-0,12	<0,3	азот 0,015-0,025
16Г2АФ	0,14—0,20	0,3-0,6	1,3-1,7	—		<0,40	<0,30	—	0,08-0,14	<0,3	азот 0,015-0,025
22
Считается, что пониженная стойкость вызвана
возможностью образования в этих сталях (они содер-
жат несколько больше марганца) сульфата марганца,
который в отличии от сульфата железа, легко рас-
творим даже в нейтральных электролитах, вызывая
интенсивную язвенную коррозию. Поэтому низкоугле-
родистые стали этих марок опасно использовать в
конструкциях зданий и особенно сооружений, где мо-
жет образовываться конденсат, содержащий сернис-
тую или серную кислоту (например дымовые трубы), а
также в наливных сооружениях с кислыми средами.
Если марганцовистые стали имеют добавки, на-
пример, кремний и др., то влияние действия сульф-
атов снижается и на стали марок 15Г2СФ, 14Г2АФ,
16Г2АФ, 10Г2С1 ограничения по применению не рас-
пространяются.
Самостоятельную группу представляют так назы-
ваемые атмосферостойкие стали: 10ХНДП, 15ХСНД,
10ХСНД, 08ХГСДП. Они могут применяться без вторич-
ной защиты для конструкций, которые эксплуатируют-
ся на открытом воздухе, но только в неагрессивной и
слабоагрессивной среде.
На поверхности этих сталей в атмосфере посте-
пенно образуются плотные продукты коррозии, пре-
пятствующие дальнейшему развитию процесса.
Конструкции из указанных сталей можно также
окрашивать. При этом ввиду несколько отличного от
обычных сталей состава ржавчины (она занимает
меньший объем и обладает большой плотностью),
нанесенные лакокрасочные покрытия более долго-
вечны.
Ряд авторов считает, что в повышении атмосфе-
ростойкости этой группы сталей играют роль добавки
меди, которые подавляют вредное влияние серы и
укрепляет образовавшуюся ржавчину.
Не исключено, что медь, как и хром уменьшает
коррозию за счет смещения потенциала и облегчает
пассивацию поверхности.
Для промышленных зданий атмосферостойкие
стали используются редко. Более широко они приме-
няются для опор ЛЭП, железнодорожных вагонов, в
сельскохозяйственном машиностроении.
Следует отметить, что эффект от применения ста-
лей указанных типов может быть получен только в
неагрессивной наружной атмосфере. Что касается
средней и особенно сильноагрессивной среды, то при-
менение атмосферостойких сталей возможно лишь с
такой же защитой, как и обычных, (рис. 2.1)
Коррозия строительных сталей наблюдается
лишь в агрессивных средах. Механизм протекания
коррозионного процесса при этом имеет электрохими-
ческий характер. Предполагается что на поверхности
металла образуется слой жидкости, являющейся
электролитом, а сама поверхность неоднородна (об-
ладает электрохимической гетерогенностью).
Неоднородность может быть вызвана разницей в
напряженном состоянии отдельных участков метал-
локонструкций, микронеоднородностью структуры ме-
талла, отличием характера среды, действующей на
горизонтальные и вертикальные участки и даже раз-
личным энергетическим состоянием атомов.
Сталь является кристаллическим материалом, в
узлах решетки которой имеются ион-атомы — атомы,
потерявшие один или несколько валентных электро-
нов.
Ион-атомы могут существовать в кристалличес-
кой решетке только при наличии связи с полусвобод-
ными электронами. Если эту связь разорвать, то ион-
800
м 700
§
g 600
£
500
£
§400
Qj
О
I 300
ъ
35.
£ 200
.«а
§ 100
«у
о
400	700	1000	2000	4000	7000
Рис. 2.1.
Показатели коррозии атмосферостойкой (10ХНДП) и
углеродистой стали в промышленной атмосфере [3]
атом превращается в свободный металлический ион.
При переходе в гидратированном состоянии в элек-
тролит, на металле остается эквивалентное количест-
во электронов, которые не переходят в раствор, а
заряжают металл отрицательно. Так как они сосредо-
точены на поверхности раздела метал л-электролит,
на границе этого раздела устанавливается опреде-
ленная разность потенциалов.
Условно принимают, что неоднородные участки
на поверхности металла являются как бы микрогаль-
ваническими элементами. Анодные и катодные про-
цессы в них протекают на границе металл-электролит,
а сами процессы идут одновременно на одних и тех
же участках поверхности, через которую они замкну-
ты между собой. Это позволяет к расчетам скорости
коррозии (S) применять основные законы электрохи-
мической кинетики. [4]
т; ° т? о
S = K1 = KK+Pl+R’
где i—плотность коррозионного тока,
Ек—Ед—электродвижущая сила коррозионного эле-
мента,
Рк + Рд—общее кинетическое торможение процессу
электрохимической коррозии,
R—омическое сопротивление.
Графически зависимость скорости коррозии от
плотности коррозионного тока изображают поляриза-
ционными диаграммами, (рис. 2.2)
Процесс коррозии возможен, если Ек—Ед>0 и
если в системе нет значительных омических сопротив-
лений.
Уменьшение скорости коррозии (или снижение
коррозионного тока) происходит в случае сближения
потенциалов анодного и катодного процесса, тормо-
жения катодных или анодных процессов (увеличение
анодной или катодной поляризуемости Рд, Рк) и
уменьшения одического сопротивления.
Чем круче поляризационная кривая, тем большая
поляризуемость и, соответственно, меньшая скорость
коррозии. Рис. 2.2, рис. 2.3
23
Рис. 2.2. .
Поляризационная диаграмма коррозии:
1коР — общая величина коррозионного тока;
La. 1н2 — плотность тока соответственно кислород-
ной и водородной деполяризации;
Еа, Е°—начальные значения потенциалов анода и
катода;
1кор— максимальный ток коррозии;
Омический. контроль
Рис. 2.3.
Типы коррозионного контроля.
Анодные процессы связаны с процессом перехо-
да металла в электролит в виде гидратированных
ионов. В электролит могут перейти только ионы по-
верхностного слоя, так как для перехода необходимо
затратить энергию на преодоление электростатичес-
кого притяжения. Источником энергии необходимой
чтобы оторвать ионы от основного металла является
реакция гидратации.
На поверхности металла имеется пленка воды,
которая обладает полярной структурой, так как в
молекуле находятся не электрически нейтральные
частицы, а катионы водорода и анионы кислорода.
Наличие на поверхности металла заряженных ионов
приводит к тому, что вокруг них начинают ориентиро-
ваться молекулы воды. Как только в раствор перей-
дут гидратированные ионы, внутри кристаллической
решетки нарушается равновесие: в металле остается
эквивалентное количество электронов. При этом ме-
талл заряжается отрицательно, а раствор положи-
тельно. На границе раздела металл-жидкость образу-
ется двойной слой, состоящий из электронов (на по-
верхности) и гидратированных ионов (в растворе), что
в свою очередь приводит к появлению разности по-
тенциалов.
Катодный процесс заключается в ассимиляции
избыточных электронов атомами или молекулами
электролита (деполяризация).
В качестве деполяризатора могут быть молекулы
кислорода или ионы водорода, растворенные в воде.
Ассимилируют свободные электроны также некото-
рые агрессивные газы (хлор, диоксид серы и др.).
Могут быть процессы и со смешанной деполяризаци-
ей.
В атмосферных условиях, а также при увлаж-
нении водой, процессы коррозии протекают в основ-
ном с кислородной деполяризацией.
Коррозионное растворение металла представля-
ют обычно в виде двух реакций:
1. Ме+ + пН2О-»Ме + -пН2О + пе-—переход ионов
металла в раствор и образование избыточных элек-
тронов (поляризация)
2. e-+D = De-—связывание в растворе избыточных
электронов, например кислородная деполяризация.
Особенностью кислородной деполяризаций явля-
ется торможение доставки кислорода к поверхности
металла ввиду его низкой растворимости в электро-
литах.
Анодная ионизация металла и катодная реакция
ассимиляции электронов является первичными про-
цессами электрохимической коррозии металлов.
Наличие ионной проводимости в растворе и элек-
тронной в металле позволяет протекать анодному и
катодному процессу на различных участках поверх-
ностей.
При этом происходит взаимодействие продуктов
коррозии друг с другом или с электролитом и рас-
творенными в нем газами. Образуются вторичные
труднорастворимые продукты коррозии. Так ионы ме-
талла могут вступать в реакцию с продуктами катод-
ных реакций например гидроксильными ионами ОН-
с образованием гидрооксида железа.
Fe2++2OH^Fe(OH)2
Гидрооксид железа является труднорастворимым
соединением и выпадает в осадок. На воздухе гидро-
оксид железа окисляется кислородом воздуха.
4Fe(OH)2 + О2 + H2O-»4Fe(OH)3
Гидрооксид железа и есть обычная ржавчина,
которая может быть в двух формах: немагнитной а —
— Fe2O3 (гематит) и магнитной (yFe2O3). Магнитный
гидратированный оксид железа обычно образует чер-
ный промежуточный слой между гидратированными
оксидами Fe2O3 и FeO. Поэтому пленка ржавчины
состоит из нескольких слоев оксидов железа разной
степени окисления. Образование этих продуктов не-
сколько затрудняет доступ кислорода к более глубо-
ким слоям металла. (Рис. 2.9)
24
Основными факторами, ограничивающими ско-
рость коррозии (контролирующими факторами) явля-
ются:
— торможение диффузионных процессов (диф-
фузионный контроль)
— протекание самой реакции (кинетический кон-
троль)
Могут быть и смешанные виды контроля.
Реальная скорость коррозии процесса находится
в прямой зависимости от суммарного торможения ка-
тодных и анодных реакций.
Количественное соотношение между основными
контролирующими факторами изображается на поля-
ризационных диаграммах. (Рис. 2.3) где ЕдХ и Е£Х —
соответственно анодная и катодная поляризационные
кривые, а соотношение (Ек—Ед)—IKOp = tga пред-
ставляет общую поляризуемость или общее торможе-
ние протеканию данного процесса. В омическом вы-
ражении ЛЕд—1кор и ЛЕк—1коР (tga и tg /?)— среднюю
анодную и катодную поляризуемость. Омическое со-
противление протекания коррозионного процесса оп-
ределяется величиной tgy.
Суть этого явления в том, что на границе металла с
электролитом возникает скачок потенциала, характер-
ный для данного электрода. Измеряют скачок потенци-
ала с помощью электрода сравнения. Величина потен-
циала одного и того же металла изменяется в зависи-
мости от состава электролита. При прохождении через
электрод электрического тока извне происходит сме-
щение потенциала. Численная величина изменения по-
тенциала при этом в вольтах называется поляризацией.
Причиной поляризации является то сопротивле-
ние, которое встречают ионы при перемещении в
электролите и при переходе зарядов из металла в
раствор.
Различают три типа поляризации, в зависимости
от вызывающих сопротивление факторов:
1.	Активационная поляризация, возникающая во
время катодной реакции присоединения электронов
деполяризатором или при переходе катионов из ме-
таллической решетки в раствор.
2.	Концентрационная поляризация — процесс вы-
деления водорода на электроде. При малой скорости
выделения распределение ионов водорода около
электродов довольно однородно. При большой скоро-
сти выделения водорода в приэлектродном простран-
стве возникает недостаток водородных ионов. Их вос-
становление зависит от скорости диффузии. Возника-
ющая разница концентраций приводит к изменению
потенциала электрода или к его поляризации. При
малых скоростях основной является активиционная
поляризация, при больших—концентрационная.
3.	Омическая поляризация — когда падение по-
тенциала (IR) вызывается электрическим сопротивле-
нием слоя электролита вблизи электрода или слоя
продуктов реакции, а также обоих этих слоев одно-
временно.
В зависимости от направления сдвига потенциала
электрода при прохождении постоянного тока, раз-
личают анодную (сдвиг потенциала в положительную
сторону) и катодную (сдвиг потенциала в отрицатель-
ную сторону) поляризацию.
Следствием поляризации является образование
окисной пленки и уменьшение скорости коррозии.
Искусственно создаваемая с помощью источника
постоянного тока поляризация (основа электрохими-
ческой защиты) способна в сотни раз снизить коррози-
онные потери.
Процесс ускорения коррозии, противодействую-
щий поляризации, называется деполяризацией. В ро-
ли деполяризатора может выступать кислород или
ионы водорода (кислородная и водородная деполяри-
зация).
Процессы атмосферной коррозии, а также кор-
розия в слабокислых растворах с доступом кисло-
рода, протекают в основном с кислородной деполяри-
зацией. При контакте металла с кислотами в растворе
имеет место водородная деполяризация.
Для понимания коррозионных процессов важным
понятием является пассивность металла — состоя-
ние, когда повышенная коррозионная стойкость вы-
звана преимущественно торможением анодного про-
цесса.
Существуют две точки зрения на природу пассив-
ной пленки:
Оксидно-пленочная теория, согласно которой
пассивная пленка—барьерный слой продуктов реак-
ции, например оксидов металла, затрудняющих диф-
фузию (как бы изоляция металла).
Адсорбционная теория пассивности, согласно ко-
торой металлы покрыты пленкой, образованной в ре-
зультате химической адсорбции (например кислород-
ной) на их поверхности. Этот слой вытесняет адсорб-
ционные молекулы воды и уменьшает скорость анод-
ного растворения, тем самым затрудняет гидратацию
металла. [4, 5, 6]
Характерным примером пассивации является по-
ведение углеродистых сталей в серной кислоте когда
при концентрации более 65% сталь не требует защи-
ты. Пассивация имеет место и в щелочных средах, что
позволяет обеспечивать долговечность арматурной
стали в бетоне.
Согласно (5) сущность пассивации в том, что с
увеличением вероятности термодинамического рас-
творения металла в агрессивной среде, скорость это-
го процесса не возрастает беспредельно и при оп-
ределенных условиях происходит резкое торможе-
ние.
В первый период развития процесса наблюдается
характерный для активного состояния металла рост
скорости с ростом потенциала только до определен-
ного предела (рис. 2.4) после чего скорость коррозии
резко уменьшается (кривая ВС) и принимает постоян-
ное и низкое значение (СД). Потенциал при котором
начинается этот спад и соответствующая ему скорость
растворения принято называть критическими пара-
метрами пассивации.
Они характеризуют склонность металла к перехо-
ду в пассивное состояние, которое возрастает когда
потенциал становится менее положительным.
Коррозионное состояние металлов графически
удобно оценивать по диаграммам Пурбэ (рис. 2.5), где
указываются термодинамические стойкие фазы в за-
висимости от электродного потенциала и PH водной
среды. На диаграмме можно выделить три возможных
случая равновесия в системе железо-вода:
1.	Равновесия, связанные с обменом электричес-
кими зарядами. Они определяются только величиной
потенциала и не зависят от PH. Линии, характеризую-
щие эти равновесия, параллельны оси PH.
2.	Равновесия, определяемые только величиной
PH и не зависящие от потенциала. Эти равновесия не
связаны с обменом электрическими зарядами.
3.	Равновесия, зависящие как от потенциала, так
и от PH. Линии равновесия имеют наклон, определя-
емый уравнением конкретной электродной реакции.
25
Рис. 2.4.
Схема обобщенной анодной
кривой пассивации:
Ед АВС — зона активного
анодного растворения;
in — ток пассивации (точка Д);
Епп — потенциал полной пас-
сивации (точка Р).
Рис. 2.5.
Упрощенная диаграмма Пурбе для железа.
Внутри диаграммы мы имеем выделенные зоны,
соответствующие коррозии, иммунитету (невозмож-
ности коррозии) и пассивности металла.
При коррозии стали различают два основных фак-
тора, определяющих контроль (т. е. скорость) процес-
са: торможение диффузионных процессов (диффузи-
онный контроль) и торможение протекания самой ре-
акции (кинетический контроль). Порой они соизмери-
мы и тогда процесс тормозится за счет диффузионно-
кинетического контроля.
Реальная скорость коррозии находится в зависи-
мости от торможения на различных стадиях катодной
и анодной реакции. !
На диаграммах доля торможения процесса каж-
дой элементарной ступенью или доля падения потен-
циала на данной ступени будет давать представление
о степени торможения коррозии.
Количественное соотношение между основными
контролирующими факторами изображается на кор-
розионных диаграммах. .
Влажность воздуха — один из наиболее важных
показателей, характеризующих скорость атмосфер-
ной стали (см. главу 1).
Как на открытом воздухе, так и в помещении
потери металла пропорциональны продолжительнос-
ти пребывания на его поверхности фазовой влаги.
Поэтому влажность воздуха является определяющей
в нормативных документах для оценки степени агрес-
сивности воздушной среды. [2, 8, 9]
При отсутствии агрессивных газов и твердых про-
дуктов увеличение влажности воздуха протекает од-
новременно с повышением толщины адсорбционной
пленки на поверхности конструкций. Это в свою оче-
редь способствует (при прочих равных условиях) ус-
корению процессов кислородной деполяризации.
Характерно, что как высокая (<р>95%), так и
низкая (<р<50%) относительная влажность воздуха
уменьшает скорость коррозии. Для атмосферы с
<50% это уменьшение столь велико, что коррозия
практически не развивается. Это объясняется малой
толщиной адсорбированной пленкой влаги, не способ-
ной выполнять роль электролита. Так как сопротивле-
ние на поверхности стали недостаточно для заметной
поляризации анодных и катодных участков, то имеет
место омический контроль.
При увеличении (по сравнеии с адсорбционной)
толщины слоя влаги скорость коррозии будет' опреде-
ляться доступом кислорода к поверхности металла.
Когда кислорода в воде незначительное количес-
тво, происходит торможение коррозионного процесса
за счет водородной деполяризации. В условиях, когда
кислород имеет свободный доступ к поверхности ме-
талла, он связывает водород и способствует окис-
лению двухвалентного железа в трехвалентное, кото-
рое в свою очередь может переходить в различные
гидратированные оксиды (ржавчину)
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2-»4Fe(OH)3 '
nFe(OH)3-»xFeO  yFe2O3 • zH2O
Поэтому в нейтральных жидких средах, ввиду
уменьшения доставки к поверхности кислорода, кор-
розия замедляется.
Можно было бы ожидать, что влажностный ре-
жим с ф>95% менее опасен для конструкций. В
реальных условиях этого не  наблюдается, 4ак как
происходят непрерывные колебания влажности воз-
духа в процессе которых адсорбционная <и фазовые
пленки влаги изменяются.
Для промышленных предприятий чистай атмосфера
26
встречается довольно резко. Как правило, воздух техногенные выделения. Их наличие резко ускоряет кор-
содержит многочисленные газовые, жидкие и твердые розионные процессы, что видно из табл. 2.2
Таблица 2.2
СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ О СКОРОСТИ АТМОСФЕРНОЙ КОРРОЗИИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ,
ЦИНКА И АЛЮМИНИЯ
Классификация агрессивности атмосферы	скорость коррозии								
	сухая			нормальная (умер, влажность)			влажная		
	Сталь	Цинк	Алюминий*	Сталь	Цинк	Алюминий	Сталь	Цинк	Алюминий
Сельская	20-65 3-9	0,6-2,0 о,1-о,з	0,03-0,10 0,01-0,04	66-160 8-20	2,1-6,0 0,3-0,8	0,11—0,20 0,004—0,07	161-270 21-34	6,1-10,0 0,9-1,4	0,21—0,30 0,07-0,11
Городская	21-240 3-31	0,7-2,1 0,1-2,1	0,04-0,25 0,01-0,09	67-650 9,83	2,2—40,0 0,3-5,6	0,12-0,70 0,04-0,26	162-970 21-123	6,1-60,0 0,9-8,4	0,22-1,0 0,08-0,37
Промышленная	72-380 9,48	4,8-30,0 0,7-4 2	0,08-0,50 0,03-0,19	241-990 31-125	16,0-75,0 2,2-10,5	0,26-1,1 0,10-0,41	651-1700 83-216	41,0-120,0 5,7-16,8	0,71-2,0 0,26-0,74
Приморская	10-124 1,3-15,8	1,0-15,0 0,1-2,1	0,07-3,0 0,03-0,19	35-340 4,4-43,2	3,6-4),0 0,5-5,6	0,26-7,0 0,1-0,6	60-550 7,6-69,6	9,0-65,0 1,3-9,1	0,65-11,0 0,24-4,07
Морская	—	—	—	—	—			*до 8000 1017	до 110,0 15,4	до 20,0 1,4
ПРИМЕЧАНИЕ: * так как коррозия алюминия протекает неравномерно с образованием питтингов, потеря массы не характеризует
полностью его коррозионную стойкость
** при постоянном наличии на поверхности пленки морской воды.
Скорость коррозии металла М г/м2 для чистой
атмосферы определяется по формуле: [8]
М = Кадс^Тадс + Кф£тф,
где Хтадс, Етф—количество часов в году увлажнения
поверхности адсорбционной (при ср>
критической) и фазовой пленкой вла-
ги.
Каде, Кф—скорость коррозии металла под адсорбци-
онными (отсутствие непосредственного
увлажнения) и фазовыми (увлажнение в
период дождя, тумана, росы, мокрого сне-
га) слоями влаги в условиях «чистой» атмо-
сферы.
При наличии в атмосфере коррозионно активных
газов типа SO2, а также хлоридов, будет иметь место
ускорение коррозионных процессов. (Рис. 2.6)
Зависимость скорости коррозии М (г/м2 год) от
продолжительности увлажнения и концентрации кор-
розионно-активных примесей для промышленной ат-
мосферы согласно [6] описывается уравнением:
М = а(С8о2)п2тф,
где CSo2—концентрация сульфатов мг/м3
а—константы согласно табл. 2.3
Для приморской и морской атмосферы, где основ-
ными коррозионно активными константами являются
хлориды
М = (Кф + ЬС1Сс1)2тф,
где Кф—скорость коррозии в условно чистой атмо-
сфере,
bci—ускорение коррозии металла хлор-ионами
(г/м2, ч/мг/м2 сут.),
Cci—концентрация хлоридов мг/м2 сут.
При огромном многообразии технологических
производств и соответственно выбросов и выделений
в атмосферу, имеются наиболее устойчивые группы
газов (или их производных) применительно к которым
обычно рассматривается степень опасности среды.
50г ,усл, единица (среднесуточная
концентрация soz мкг/м3)
Рис. 2.6.
Влияние SO2 усл. ед. на скорость атмосферной кор-
розии стали. [13].
Таблица 2.3
ЗНАЧЕНИЯ а, п, Кф И b ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
Металл	ахЮ3 г/м2	п	КфХЮ3 г/(м2ч)	Ьс1х103 г/м2ч мг/м2сут
Низкоуглеродистая сталь	550	0,52	30	4,7
Цинк	51	0,75	3,5	1,2
Алюминий	0,6	0,50	0,2	0,2
27
Галогены: фтор, хлор, бром и др. Хлор и его
производные являются одними из наиболее распро-
страненных. Ионы хлора (они могут попадать из твер-
дых продуктов, например, NaCl, КО) проникают в
окисную пленку на поверхности металла, способству-
ют образованию растворимых комплексных соедине-
ний металла и депассивации поверхности. Кроме того,
ускорение коррозионных процессов происходит за
счет их участия в анодной реакции ионизации.
Растворы содержащие хлориды нередко являют-
ся гигроскопичными, поэтому образование конденса-
та на конструкциях может иметь место при низких
значениях влажности воздуха.
Сернистые соединения присутствуют в атмосфе-
ре в виде диоксида серы SO2, реже триоксида—SO3.
Эти газы растворимы в воде. Под влиянием кислорода
воздуха SO2 может окисляться в SO3, образуя с водой
кислые растворы. Кислота растворяет окисные плен-
ки и ускоряет анодные процессы. Характер взаимо-
действия весьма сложен и состоит из взаимодействия
газов с жидкой фазой влаги на поверхности металла,
катодной реакции восстановления растворенного кис-
лорода, химического разложения поверхностных ад-
сорбционных комплексов металла и др. реакций. От-
мечается, что применительно к содержанию диоксида
серы скорость коррозии является функцией его кон-
центрации в атмосфере.
Диоксиды и триоксиды азота так же как сернис-
тые соединения способны при взаимодействии с вла-
гой образовывать кислые растворы, которые харак-
теризуются также еще и окислительными свойствами.
Промежуточным продуктом восстановления оксидов
азота на металлах являются адсорбированные ионы
ОН~, которые участвуют в анодной реакции иониза-
ции металла, способствуя его растворению.
Коррозия в условиях цехов с выделениями агрес-
сивных газов бывает столь значительна, что исполь-
зование приведенных выше формул расчета скорости
затруднено, так как весьма сложно определить сос-
тав фазовой пленки образующейся на поверхности. В
тоже время имеется довольно много работ, освещаю-
щих результаты натурных исследований применитель-
но к различным отраслям промышленности (черной и
цветной металлургии, химиии, производствам мине-
ральных удобрений и др.), где приводятся обобщен-
ные данные о скорости коррозии стали только на этих
предприятиях. Их можно использовать для ориентиро-
вочной оценки коррозионной опасности. [10, 11, 12]
Коррозия в жидких средах.
Многообразие технологических жидких сред на-
столько велико, что весьма сложно для каждой из них
дать однозначную характеристику скорости коррозии.
Строительные металлоконструкции могут контак-
тировать с водными средами (сточные, природные,
технологические жидкости, растворы кислот, щело-
чей, солей), нефтью и нефтепродуктами, маслами,
растворителями и др.
В водных средах при нормальной температуре и
нейтральной или слабокислой реакции (PH = 6—8.5)
заметная коррозия имеет место лишь при наличии
растворенного кислорода. Скорость коррозии стали
например, в речной воде незначительна и составляет
0,01—0,06 мм/год. Наличие солей ускоряет процессы.
В морской воде скорость коррозии увеличивается в
десятки раз.
Если воду насытить воздухом начальная скорость
коррозии может значительно возрасти. Затем ско-
рость коррозии снижается в результате образования
оксидной пленки, которая является барьером для
диффузии кислорода.
Наличие хлоридов в воде (особенно при их значи-
тельной концентрации) способствует тому, что сталь
не пассивируется.Температура влияет на скорость
коррозии. Считается, что если скорость коррозии кон-
тролируется диффузией кислорода, то при повышении
температуры на каждые 30° С скорость возрастает
почти в два раза.
В сооружениях, где вода может испаряться (на-
пример резервуары), скорость коррозии увеличивает-
ся с ростом температуры до 80° С, а затем при закипа-
нии резко уменьшается, (рис. 2.7)
Для промышленных сточных вод влияние PH ил-
люстрируется на диафрагме, (рис. 2.8)
Температура, °C
Рис. 2.7.
Влияние температуры на коррозию железа в воде,
содержащей растворенный кислород [7].
Рис. 2.8.
Влияние pH на коррозию железа в аэрированной
мягкой воде при t = 18—20° С.
В пределах PH = 4—10 скорость коррозии опреде-
ляется диффузией кислорода к поверхность металла.
При этом даже при PH раствора менее 7 поверхность
металла контактирует только со средой, насыщенным
гидратированным оксидом железа Fe(OH)2. Это свя-
28
зано с тем, что основной диффузионный барьер —
пленка оксида железа — постоянно обновляется в
процессе коррозии. Если в растворе имеются хлорид-
ионы, то они вызывают коррозию и при значении
РН>7, так как депассивируют пленку окислов желе-
за. Рис, 2.9
Рис. 2.9.
Изменение потерь металла во
времени в зависимости от защитного
слоя:
1—без образования;
2—с образованием.
Небольшие изменения состава стали, термичес-
кая и механическая обработка при действии раство-
ров с РН = 4—10 мало отражаются на скорости кор-
розии.
При РН<4 происходит растворение окисной
пленки и снижение РН у поверхности. Увеличение
скорости коррозии происходит в результате водород-
ной деполяризации.
При РН>10 на поверхности металла щелочность
увеличивается. При наличии растворенного кислоро-
да коррозия уменьшается, ввиду пассивации стали.
Металлоконструкции, контактирующие с водными
средами, как правило, требуют вторичной защиты.
Лишь в условиях постоянного контакта с щелоч-
ными средами при РН>11 углеродистая и низколеги-
рованная стали устойчивы против коррозии.
Нефть и нефтепродукты обычно хранятся в ме-
таллических наливных сооружениях и их защита
представляет довольно сложную проблему. Прежде
всего это вызвано огромным разнообразием по сос-
таву как сырой нефти, так и жидких нефтепродуктов.
Усредненная и весьма приближенная оценка агрес-
сивного воздействия дана в табл. 2.4 для сырой нефти
с содержанием сероводорода менее 10 мг/л. Повыше-
ние температуры свыше 20° С увеличивает скорость
коррозии.
Что касается нефтепродуктов, то хотя они не
агрессивны или слабоагрессивны, для многих из них
(бензин, авиационное топливо, масла) обязательными
условиями являются повышенные требования к чис-
тоте. Это в свою очередь вызывает необходимость
выполнения вторичной защиты металла. Если среды
взрывоопасны, то материал защиты должен обладать
определенной электропроводностью с тем чтобы ис-
ключить накопление статического электричества.
2.2. ЦЕМЕНТНЫЕ БЕТОНЫ.
Трудности в оценке коррозионного состояния бе-
тона при различных внешних воздействиях связаны с
неоднородностью его структуры.
Неслучайно бетон считается самым сложным из
всех искусственных материалов.
Основой бетонов является цемент, состав которо-
го может значительно отличаться в зависимости от
сырья, применяемых добавок, технологии получения.
Наиболее распространены в промышленном строи-
тельстве портландцемент и его разновидности (шла-
копортландцемент, низкоалюминатный портландце-
Таблица 2.4
СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ
РАЗЛИЧНЫХ-ЗОН РЕЗЕРВУАРОВ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ СЫРЫХ НЕФТЕЙ
Зона агрессивного воздействия	Предельные значения скорости коррозии, мм/год и степень агрессивности по ГОСТ 13819—88						
	минерализованная вода			сырая нефть (обводненная)		газопаровая фаза	
	в присутствии кислорода	в присутствии сероводорода (и С02)	в присутствии сероводорода и кислорода и (или) СВБ	в отсутствии сероводорода	в присутствии сероводорода	в присутствии кислорода	в присутствии сероводорода и кислорода
Днище (водная фаза)	до 0,5 среднеагрес- сивная	ДО 3,0 сильноагрес- сивная	ДО 5,0 сильноагрес- сивная	—	—	—	—
Нижние пояса (водная фаза)	до 0,3 слабоагрес- сивная	до 2,0 сильноагрес- сивная	ДО 3,0 сильноагрес- сивная	—	—	—	—
Средние пояса (обводненная нефть)	—	—	—	до 0,05 неагресив- ная	до 0,5 среднеаг- рессивная	—	—
Крыша и верхние пояса (газопаровая фаза)	—	—	—	—	—	ДО 0,5 среднеаг- рессивная	до 1,5 сильноаг- рессивная
Примечание: Коррозия металла днища в присутствии сероводорода может определяться воздействием осадка сульфида железа и сульфат-
восстанавливающих бактерий. В отсутствии кислорода и (или) сероводорода коррозионная агрессивность среды может быть
снижена.
29
мент, сульфатостойкий портландцемент). Портландце-
мент— продукт совместного помола клинкера и гип-
са. В свою очередь клинкер получают обжигом при
температуре близкой к плавлению (1400—1500° С)
смеси известняка и глины (или других материалов,
близких к ним по составу).
Гипс (CaSO42H2O) добавляют в небольших коли-
чествах в клинкер (до 1—3%) для регулирования вре-
мени схватывания. Поэтому большая часть составля-
ющих цемента содержит не один, а два, три и больше
элементов в связанном состоянии. Для упрощения их
часто рассматривают как двойные соединения, состо-
ящие на 90—95% из извести, глинозема, кремнезема
и железосодержащих веществ. См. табл. 2.5
Таблица 2.5
СОСТАВ ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА
Наименование минерала и формала	Сокращенная формула	Содержание, %
Трехкальциевый силикат 3CaOSiO2	C3S	42—60
Двухкальциевый силикат 2CaOSiO2	C2S	17—32
Трехкальциевый алюминат ЗСаОАЬОз	СзА	4—14
Четырехкальциевый аллюмоферрит	C4AF	7—17
4CaOAl2O3Fe2O3
Многообразие соединений объясняется тем, Что
они образуются в процессе обжига (по мере повыше-
ния температуры), а часть минералов в процессе ох-
лаждения (алюминий и ферритные фазы) при проте-
кании реакции в жидкой фазе.
Так как точки плавления составляющих отлича-
ются, то и образование соединений протекает при
различной температуре. Например образование C2S
при нагревании начинается при 900° СзА и C4AF при
1000—1200° и т. д.
С точки зрения коррозионной стойкости важно,
что большинство соединений являются щелочными.
Например, 3CaOSiO — состоит из 73% извести, двух-
кальциевый силикат 2CaOSiO содержит 65% извести
и т. д.
В химически связанных соединениях цемента со-
держание составляющих колеблется в значительных
пределах:
Составляющие цемента	%
СаО	60—67
SiO2	17—25
А12Оз	3—8
Fe2O3	0,5—6
MgO	0,1—5,5
SO3	1—3
Таким образом, около 70% цемента состоит из
извести, которая входит в различные соединения.
Имеется небольшой процент 0,5—1,0% и свободной
извести СаО.
Цемент является безводным материалом. Соеди-
нения, входящие в его состав, реагируют с водой,
образуя гидратные образования, которые в свою оче-
редь при схватывании и твердении являются основой
бетонов и растворов.
Образующиеся при гидрации различные соедине-
ния цемента могут существовать только в определен-
ном равновесии с другими соединениями: при рас-
творении одного из них нарушается равновесие и
растворяются другие соединения.
Сразу после перемешивания с водой жидкая фа-
за становится насыщенной и даже частично пересы-
щенной относительно Са(ОН)2 и гипса CaSO42H2O.
Реакция гидратации, например, C3S протекает в
виде: 3CaOSiO2 + H2O->Ca(OH)2 + XCaO • YSiO2- aq.
Образовавшиеся кристаллы стабильны только в насы-
щенном растворе, содержащем около 1,2 г/л Са(ОН)2.
Составляющие цемента по разному реагируют с
водой. Наиболее активен трехкальциевый алюминат.
При его взаимодействии с водой раствор насыщается
известью. Гипс, несмотря на его небольшое содержа-
ние, оказывает определенную роль: он быстро рас-
творяется и взаимодействует с СзА, с образованием
сульфоалюмината кальция ЗСаО  А12О3  3CaSO4 
 31Н2О и ЗСаО  А12Оз  CaSO4  12Н2О.
Частицы цемента являются ядрами, вокруг кото-
рых идет процесс реакций с водой. Ядро (сердцевина
которого не прореагировала с водой) окружено про-
дуктами гидратации, поэтому вода проникает к нему
путем диффузии. Даже в схватившемся цементе со-
держатся непрореагированные зерна. Если затвер-
девший-цемент вторично помолоть и затворить водой,
он может снова схватиться, хотя прочность его будет
значительно ниже.
Продукты гидратации содержат аморфные сое-
динения и кристаллы гидрата окиси кальция й сульф-
оалюмината. Между отдельными коллоидными части-
цами продуктов гидратации, называемых цементным
гелем, остаются незаполненные объемы (гелевые по-
ры). Основная составляющая геля — гидросиликаты
кальция, поэтому гель называют гидросиликатным
(модель Пауэрса). Поры геля имеют очень малые
размеры, а их объем около 30% [14, 15, 16].
Процесс гидратации в бетоне растягивается на де-
сятилетия. Поэтому прочность конструкции в условиях
благоприятных твердению со временем увеличивается.
Затвердевшее цементное тесто состоит из це-
ментного геля, остатков непрореагировавших зерен
цемента и капиллярных пор (пространство, не занятое
гелем). Общая пористость цементного камня включа-
ет капиллярное пространство и поры цементного геля.
Структуру цементного камня иногда называют
как «микробетон», где роль «заполнителей» выполня-
ют негидратированные частицы цемента, а вяжущим
служат окаймляющие эти частицы менее плотные но-
вообразования, упрочняющиеся со временем.
С коррозионной точки зрения важна пористость
как цементного камня, так и самого бетона, содержа-
щие еще макрозаполнители, т. е. как микроструктура,
так и макроструктура. Самые малые поры в цемент-
ном тесте и, соответственно, в бетоне—поры геля.
Размер пор не превышает (10“3—10V7 см).
При таких размерах жидкость пор, находясь под
влиянием адсорбционных и межмолекулярных сил,
изменяет свои свойства и приобретает химическую
связь с твердым телом.
Вода, присутствующая в порах геля, является хи-
мически связанной. Она может быть удалена лишь
путем нагрева до высокой температуры.
По мере увеличения расстояния от твердого тела,
адсорбционные связи слабеют.
30
Пространство между частицами геля в цементном
камне, также частично заполнено жидкостью. Однако
ввиду того, что связи ее с твердой поверхностью пор
уменьшены, по свойствам она близка к «свободной»
воде. Размеры таких пор (их условно можно называть
«переходными») 10-7—10~5 см.
Более крупные поры >10-5 см называются мак-
ропорами.
В среднем распределение пор в цементном кам-
не может быть весьма приблизительно представлено
следующим образом (где г — условный радиус).
Общая порис- тость—15%	в % от общей пористости		
	микропоры с г<НГ7	Переходные поры г=10~7—10“5	Макропоры г>10'5
	20-30	70-50	10-20
Величина микро- и макропористости может изме-
няться в значительных пределах, в зависимости от
водо-цементного отношения, тонкости помола цемен-
та, режима обработки, вибрации при уплотнении, вли-
яния добавок. [15]
Коррозионная стойкость бетона определяется в
значительной степени количеством макропор, т. к.
более мелкие поры практически непроницаемы для
воды.
В бетонах образование крупных пор происходит
не только в цементном камне, но и в зонах его контак-
та с заполнителем, а также при расслоении бетонной
смеси в результате разницы объемной массы как
самого крупного и мелкого заполнителя, так и цемент-
ного камня (так называемого процесса седимента-
ции).
Вода, присутствующая в бетоне, связывается в
результате гидратации только частично (примерно
0,25—0,3 от массы цемента). Остальная в виде «сво-
бодной» остается в переходных порах и макропорах и
испаряется, образуя поры, не заполненные жидкос-
тью. Последние являются основными путями проника-
ния в бетон агрессивных газов и жидкостей. Чем
больше количество открытых крупных пор, тем мен-
нее стоек бетон при агрессивных воздействиях.
КОРРОЗИЯ БЕТОНА В ЖИДКИХ СРЕДАХ.
Разрушение бетона в агрессивных средах проис-
ходит главным образом по связующему — цементному
камню, так как заполнители обладают, как правило,
большой плотностью и химической стойкостью.
Бетон является высокощелочным материалом,
поэтому любые газы и жидкости имеющие кислую
природу, могут с ним активно реагировать.
В отличии от металла, контакт с агресссивными
средами для которого осуществляется по поверхности
близкой к развернутой площади конструкций, в бето-
не (являющимся капиллярно-пористым телом) пло-
щадь взаимодействия с агрессивной средой значи-
тельно больше. В эту площадь включаются капил-
ляры и поры размером больше 10-5 см, трещины,
пустоты, по которым осуществляется доступ жидких и
газовых сред.
Считается, что 1 тонна металла (при средней
сложности конструкции) дает развернутую площадь
около 15—25 м2. 1 м3 конструкции из железобетона —
8—20 м2, а если рассматривать внутренюю поверх-
ность цементного камня, доступную для контакта с
агрессивными средами (если считать ее по адсорбции
паров воды), то она достигает 50—60 м2/см3.
Процессы коррозионного воздействия начинают-
ся с поверхности и затем постепенно распространяют-
ся в глубину бетона. Интенсивность процесса зависит
от плотности бетона (и соответственно площади внут-
ренней поверхности, способной контактировать со
средой) концентрации агрессивных реагентов, их ак-
тивности, а также скорости удаления продуктов реак-
ции.
При огромном разнообразии действующих в про-
мышленности технологических продуктов исследова-
телями отработаны группы сред, применительно к
которым проявляются наиболее характерные разру-
шения, опасные для несущей способности строитель-
ных конструкций [17, 20].
КОРРОЗИЯ, ВЫЗЫВАЮЩАЯ РАСТВОРЕНИЕ ЦЕ-
МЕНТНОГО КАМНЯ может протекать при отсутствии
кислот, щелочей или их растворов, т. е. тех сред,
внимание к которым традиционно повышено.
Индустриальные оборотные воды, применяемые
для котельных и ТЭС, специальные «особо чистые»,
деминерализированные и мягкие воды могут привести
в отдельных случаях к коррозионным повреждениям
более значительным чем, например, растворы, содер-
жащие сульфаты или хлориды.
 В соответствии с классификацией, принятой в
нашей стране, этот вид коррозии принят как тип 1,
называемый еще «выщелачиванием», так как при рас-
творении в первую очередь удаляется известь
Са(ОН)2. [2]
Насыщенный раствор Са(ОН)2, образующийся в
порах бетона, может находиться в равновесии только
когда поддерживается его концентрация (СаО до
1,6—1,8 г/м). В условиях, когда начнется его растворе-
ние и вынос, в первую очередь будут удаляться те
составляющие, которые отличаются большей раство-
римостью, т. е. Са(ОН)2.
По мере понижения в поровой структуре концен-
трации СаО начинается гидролиз других щелочных
соединений, стабильное существование которых, как
уже говорилось выше, возможно только в концен-
трированных растворах Са(ОН)2. Для того, чтобы на-
чали разлагаться такие составляющие цементного
камня как ЗСаО • 2SiO2  aq необходимо, чтобы пре-
дельная равновесная концентрация СаО уменьши-
лась до 1,1 г/л. Двухкальциевый силикат начинает
разлагаться как только раствор Са(ОН)2 перестает
быть насыщенным.
Процесс разложения при определенных условиях
может протекать до полного разрушения цементного
камня. Прочность бетона будет постепенно умень-
шаться по мере растворения Са(ОН)2. (Рис. 2.10)
Удаление 18% СаО снижает прочность бетона на
20%. Если же удалить 30% СаО, то прочность снизит-
Рис. 2.10.
Снижение прочности бетона при выщелачивании.
31
Интенсивность процесса зависит от того, насколь-
ко велика скорость прохождения воды через кон-
струкцию. Такие условия бывают лишь при наличии
одностороннего напора: в подпорных сооружениях,
стенах подвалов (без гидроизоляции). Если же ско-
рость фильтрации или обмена среды незначительная,
то растворение Са(ОН)2 вызывает слабую агрессив-
ность. Рис. 2.11
Рис. 2.11.
Зависимость количества СаО, из-
влекаемого из цемента (РСао) от скоро-
сти фильтрации раствора НС1 (pH = 2)
1—100 мл/ч; 2—300 мл/ч.
,	3—600 мл/ч; 4—800 мл/ч.
В промышленности наибольшую опасность по
этому виду коррозии могут представлять мягкие или
«деминерализованные» воды.
Чем меньше в воде СаО (т. е. чем она «мягче»),
тем опаснее этот вид коррозии.
Для повышения стойкости бетонов при выщелачи-
вании наибольшую роль играет плотность, а так же
составы цементов. Так, у пуццолановых портландце-
ментов, в которых основных соединений меньше чем
у обычных портландцементов, процесс выщелачива-
ния протекает не так интенсивно.
Значительно медленнее протекает выщелачива-
ние также в карбонизированном бетоне, так как рас-
творимость СаСОз почти в 100 раз ниже, чем Са(ОН)2.
КОРРОЗИЯ БЕТОНА ПРИ ДЕЙСТВИИ КИСЛОТ
Скорость разрушения бетона при данном виде
коррозии (она классифицируется как коррозия II ви-
да) определяется количеством новообразований, их
растворимостью в воде и скоростью удаления (рис.
2.12, 2.13).
Если вновь образованные продукты нераствори-
мы, имеют плотное строение или остаются на поверх-
ности, скорость процесса может быть уменьшена или
полностью остановлена.
На промышленных объектах наиболее распро-
страненными агрессивными средами являются сер-
ная, соляная, азотная, плавиковая кислоты и их соли,
а также многочисленные органические кислоты (ук-
сусная, яблочная, молочная и т. д.).
Большинство концентрированных кислот и щело-
чей взаимодействуют с бетоном по II виду коррозии, с
образованием рыхлых легко растворимых продуктов
(табл. 2.6).
Са(ОН)2 + H2SO4 - CaSO4 + 2Н2О
Са(ОН)2 + HNO3 = Ca(NO3)2 + 2Н2О
Са(ОН)2 + НС! = СаС12 + 2Н2О
Ил и пСаО • mSiO2 + PH2SO4 + aq = nCaSO4 • 2H2O +
+ mSi(OH)4 + aq.
Рис. 2.12.
Интенсивность коррозии в растворах различных кис-
лот концентрацией 0,1 н [21]:
1— НС1; 2 — НСООН; 3 — СНзСООН; 4 —H2SO4; 5 —
HF.
Рис. 2.13.
Изменение прочности (RC)K) бетонов на
портландцементе в 5% растворе H2SO4 [17]:
1—СзА —10%, В/Ц = 0,7
2 —СзА —8%, В/Ц = 0,6
3 — СзА — 8%, В/Ц = 0,45
4 —СзА —5%, В/Ц = 0,4.
Таблица 2.6
РАСТВОРИМОСТЬ ПРОДУКТОВ РЕАКЦИИ
ЦЕМЕНТНОГО КАМНЯ
Кислоты	Продукты новообразований	Растворимость новообразований г/л
НС1	СаС12	745
H2SO4	CaSO4	2,0
Н2СОз	СаСОз	0,13
HF	CaF2	0,016
32
Исследователями предложено разделить кисло-
ты на три группы по растворимости их кальциевых
солей. [17, 19]
1 группа: соляная,азотная, хлористоводородная и
другие сильные минеральные кислоты.
Взаимодействие этих кислот с бетоном приводит
к образованию на поверхности слоя, состоящего из
геля кремнекислоты, гидрооксида железа, гидроок-
сида алюминия, а также солей кальция. Продукты
коррозии (если они не отводятся) образуют как бы
«рубашку», уменьшающую доступ кислоты к нижеле-
жащим слоям бетона. Быстро протекающий в началь-
ный период процесс замедляется и переходит из ки-
нетической в диффузионную область, т. е. интенсив-
ность определяется диффузией агрессивных ионов
через слой продуктов коррозии. Для таких процессов
может быть использовано [15, 17, 19] следующее урав-
нение:
<5 = A^D*C03t,
где <5 — глубина коррозионного повреждения
As—коэффициент, постоянный для данного сос-
тава бетона
D* — эффективный коэффициент диффузии аг-
рессивного вещества через прокорродиро-
вавший слой см2/ч
Со — концентрация агрессивного вещества г/см3
Эт—химический эквивалент, представляющий
соотношение массы оксида кальция и кисло-
ты, вступающей во взаимодействие
Э = тМСао/пМкис,
где т и п — стехиометрические коэффициенты реак-
ции между кислотой и оксидом кальция
МСао, Мкис—молекулярные массы оксида кальция и
кислоты
т — время действия агрессивной среды, ч.
2-я группа — кислоты с растворимостью кальци-
евых солей менее 1 г/л: фосфорная, серная, сернис-
тая и др. Состав продуктов коррозии при их действии
на бетон зависит от концентрации, и может быть как и
у кислот 1-й группы. При высоких концентрациях про-
дукты коррозии характеризуются значительным со-
держанием кальция в твердой фазе. Присутствие со-
лей кальция повышает плотность слоя и снижает
скорость коррозионного процесса.
3-я группа—кислоты, растворимость кальциевых
солей, у которых менее 0,002 г/л: щавелевая, фтори-
стоводородная, кремнефтористоводородная кислоты.
Продукты коррозии этих солей образуют гель кре-
мнекислоты и гидрооксидов железа и алюминия,
уплотненных нерастворимыми солями кальция.
Свойство бетонов, при кратковременном воздей-
ствии таких кислот уплотняться (путем кальматации
пор малорастворимыми продуктами ) используется
для его защиты от коррозии. Например, путем об-
работки поверхности раствором кремнефтористово-
дородной кислоты
2Са(ОН)2 + H2SiF6 = 3CaF2 + Si(OH)4 + 2Н2О.
При действии концентрированности кислот состав
цемента играет незначительную роль, поэтому для
защиты от коррозии необходима изоляция бетона.
Коррозия начинается уже при PH<4. Если имеются
новообразования, содержащие например фториды с
растворимостью в воде меньшей чем Са(ОН)2 и они
остаются в бетоне, то скорость коррозии зависит от
интенсивности проникания среды через этот уплот-
ненный слой.
Особое место в рассматриваемом виде коррозии
отводится действию на бетон углекислоты, кото-
рая присутствует повсеместно при PH меньше 8,5 в
подземных водах.
Источником углекислоты являются биохимичес-
кие процессы в атмосфере. Большое количество мо-
жет содержаться в промышленных сточных водах. В
зависимости от PH воды, будут различные формы
состояния углекислоты. Вызвано это явление особен-
ностью дру'хступенчатой диссоциации углекислоты в
воде:
Н2СОз^Н++НСОТ
НСО3^Н++СО?
Н2СОз Н + НСОз 2Н + СО?
В зависимости от содержания в воде ионов Н + ,
равновесие может нарушаться и НСОз переходит в
Н2СОз, а СО?" в НСОз. При уменьшении ионов Н +
имеет место образование HCOI и СО?- за счет
Н2СОз. В свою очередь, содержание ионов Н+ оп-
ределяется величиной PH среды, (табл. 2,7).
Таблица 2.7
СООТНОШЕНИЕ ФОРМ СОСТОЯНИЯ
УГЛЕКИСЛОТЫ ОТ PH ВОДЫ (17)
Форма сос- тояния угле- кислоты	Содержание % мол. при PH							
	4	4	6	7	8	•9	10	11
Н2СОз	99,7	97	76,7	24,99	3,22	0,32	0,02	—
нсог	0,3	3	23,3	74,98	96,7	95,84	71.49	20
СО?"	—	—	—	0,03	0,08	3,84	28,55	80
Не всякая вода, содержащая углекислоту, явля-
ется агрессивной к бетону. Если углекислота, ионы
Н + , НСОз и СО? находятся в равновесии, то вода не
агрессивна. Увеличение СО2 сверх равновесной при-
водит к растворению бикорбанатной пленки бетона.
Последняя же образуется при взаимодействии
Са(ОН)2 с Н2СОз.
Избыточное (сверхравновесное) количество СО2
носит название агрессивной углекислоты.
Угольная кислота реагирует с Са(ОН)2 в бетоне
двухступенчато: с образованием в первой фазе мало-
растворимого карбоната кальция (карбонизация)
Са(ОН)2 + СО2-»СаСОз + Н2О, затем при дальнейшем
воздействии СО2 на СаСОз образуется легко раство-
римый в воде (168 г/л) бикарбонат кальция
СаСОз + СО2 + Н2О -> Са(НСОз)2.
Коррозия протекает только при наличии агрес-
сивной СО2, которая и будет реагировать с карбо-
низированным бетоном с образованием растворимой
Са(НСО3)2. В том случае, если соприкасающаяся с
бетоном вода не удаляется (т. е. при отсутствии или
незначительной фильтрации), часть агрессивной угле-
кислоты прореагирует с СаСОз и будет связана в
бикарбонат, а часть останется в виде равновесной
углекислоты (уже не агрессивной); установится равно-
весие и коррозионные процессы не развиваются.
Когда наблюдается интенсивное движение воды
у поверхности бетона например в водоемах, речных
сооружениях, канализационных тоннелях, водопро-
водных трубах и продукты реакции агрессивной угле-
кислоты постоянно удаляются, коррозия имеет место,
хотя скорость процесса со временем убывает.
Количество свободной СО2 в воде (необходимой
для стабилизации бикарбоната кальция) может коле-
баться в зависимости от наличия других солей в воде.
3 А-289.
33
Если имеются соли кальция, гипс, то нужно большее
количество СО2. При наличии других солей, например
NaCl, коррозию может вызвать меньшее количество
свободной СО2. Чем .меньше в растворе солей каль-
ция, тем более опасной является вода в присутствии
свободной СО2.
Производственные и грунтовые воды подразделя-
ются на «жесткие» и «мягкие». Жесткость воды оп-
ределяется количеством растворимых в ней кальци-
евых и магниевых солей. При оценке степени агрес-
сивного воздействия углекислоты необходимо знать
наличие свободной СО2 и состав воды (ее жесткость).
ДЕЙСТВИЕ СУЛЬФАТНЫХ ВОД.
Наиболее распространенными из жидких агрес-
сивных сред являются промышленные и подземные
воды, содержащие сульфаты.
Сточные воды, техногические растворы, разбав-
ленные растворы серной кислоты и многочисленные
разновидности ее солей встречаются повсеместно.
Сульфатная коррозия бетона классифицируется
как HI вид коррозии. Ее особенность в том, что конеч-
ным результатом процесса является кристаллизация
солей и увеличение объема твердой фазы. См. табл.
2.9. Напряжения, возникающие при этом, могут превы-
шать прочность бетона на растяжение. В начальной
стадии происходит некоторое уплотнение бетона.
Процессы, протекающие в бетоне при действии
сульфатов, довольно сложные и можно лишь упро-
щенно отметить их основные особенности.
При Взаимодействии растворов, содержащих
сульфаты, в порах бетона образуются гипс и гидро-
сульфоалюминат кальция. Затем гипс взаимодейству-
ет с Са(ОН)2 (которым насыщены поры бетона) и
сульфатами. Хотя гипс образует кристаллы, давления,
создаваемого ими, еще не достаточно для опасного
повреждения бетона.
При повышении концентрации сульфатов и об-
менных реакциях, гипс реагирует с составляющими
цементного камня с образованием различных соеди-
нений, из которых в первую очередь следует выде-
лить трехкальциевый гидросульфоалюминат ЗСаО-
 А120з ' 3CaSO4  30Н2О и моносульфатный гидросуль-
фоалюминат кальция ЗСаО • А12Оз  CaSO4  12Н2О.
Наибольшую опасность представляет первое сое-
динение, так как оно содержит много кристаллизаци-
онной воды и способно увеличить объем почти в 2,3
раза. Интенсивность процессов коррозии зависит от
типа сульфатных растворов и наличия других состав-
ляющих. Так одновременно присутствие, хлоридов
уменьшает (но не останавливает) опасность сульфат-
ной коррозии. Связано это с тем, что хлориды (напри-
мер действующие в виде растворов NaCl) повышают
растворимость CaSO4 H2O и тем самым выпадение
кристаллов гипса в порах происходит при больших
концентрациях ионов SO4. Например, при содержании
NaCl в сульфатном растворе 10,6 г/л, растворимость
CaSO4- Н2О увеличивается от 2,3 до 3,7 г/л.
Содержание хлоридов, способных оказать тормо-
зящее действие на сульфатную коррозию, должно
быть по количеству не менее, чем количество суль-
фатов.
Наличие в растворах бикарбонатов также ослаб-
ляет действие сульфатов. Образующиеся в присут-
ствии бикарбонатов труднорастворимые соединения
препятствуют диффузии сульфатов в глубину бетона,
что учитывается в нормативных документах [2]. Так,
например, в зависимости от содержания ионов НСО3
предельное количество сульфатов не агрессивное
для обычных портландцементов составляет:
Предельное содержание сульфатов в расчете на SO4 мг/л
при содержании ионов НСОз, мг.экв/л до
св 0 до 3	св 3 до 6	св 6
250	500	1000
Интенсивность сульфатной коррозии зависит (при
прочих равных условиях) от типа катиона, с которым
связан сульфат-ион.
По возрастанию степени агрессивного воздейст-
вия растворы сульфатов они располагаются по типу
катионов следующим образом: Na + , Са2 + , Mg2 + , NH4.
Высокая агрессивность растворов сульфата ам-
мония объясняется быстрым удалением аммиака, об-
разующегося в результате взаимодействия с Са(ОН)2.
Некоторые авторы предлагают даже вводить по-
правочные коэффициенты в зависимости от типа ка-
тиона (22, 23).
Коэффициент стойкости при действии сульфатов
(отношение прочности бетона после испытаний в
рвстворе сульфатов к прочности бетона в воде) зави-
сит от плотности бетона, содержания С3А и концен-
трации сульфатов.
Снижение СзА в бетонах может быть достигнуто
путем использования сульфатостойких цементов или
низкоалюминатных цементов для которых пороговые
значения SO4 значительно возрастают (табл. 2.8).
Таблица 2.8
ВЕЛИЧИНА КОЭФФИЦИЕНТА СТОЙКОСТИ
БЕТОНА В РАСТВОРЕ 10% Na2SO4
Вид нагрузки	Содержание в цементах СзА, %	Время испытаний, в мес.			
		I .	4	8	18
Растяжение	4	1,08	1,02	0,91	0,74
	10	1,04	0,61	0,27	0,08
Сжатие	4	0,96	0,93	0,92	0,78
	10	0,99	0,97	0,65	0,4
Бетон с В/ц = 0,5 при расходе цемента 400 кг/м3.
О снижении прочности бетона в сульфатных рас-
творах можно судить по зависимости связанного SO3 с
прочностью. Чем выше содержание связанного SO3,
тем ниже прочность. Рис. 2.13.
Следует отметить, что перечисленные виды кор-
розии редко протекают в чистом виде. Например,
сульфаты натрия, калия способны при контакте с
бетоном повысить растворимость составляющих це-
ментного камня и ускорить выщелачивание (1 вид),
могут вызвать обменные реакции (2 вид) и коррозию 3
вида. Поэтому классифицируя коррозионные воздей-
ствия, вид коррозии назначается по основному при-
знаку.
ДЕЙСТВИЕ ЩЕЛОЧЕЙ НА БЕТОН.
Бетон по своей природе является достаточно ще-
лочестойким материалом и воздействие на него ока-
зывает лишь щелочи высоких концентраций (едкие
щелочи). Характер коррозионных процессов при дей-
ствии щелочей зависит от условий эксплуатации со-
оружений. Если конструкция подвергается действию
34
щелочей при наличии испаряющейся поверхности (на-
пример стенки наливных резервуаров без засыпки
грунтом), то будет иметь место коррозия с кристал-
лизацией солей. Под действием углекислого газа, по-
падая в поры бетона, щелочь карбонизуется. При
этом могут образовываться соединения, объем кото-
рых увеличивается
2NaOH + СО2 -+Na2CO3 + Н2О
Na2CO3 + 10H2O-+Na2CO3 + ЮН2О.
Увеличение в объеме карбоната натрия, напри-
мер, достигает почти 150% (табл. 2.9).
I
Таблица 2.9
УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕМА СОЛЕЙ ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
Соли	Продукты кристаллизации	Увеличение объема, %
СаС12х4Н2О	СаС12х6Н2О •	24
MgSO4xH2O	MgSO4x6H2O (	145
MgSO4x6H2O	MgSO4x7H2O	11
! Na2CO3	Na2CO3xl0H2O	148
Na2SCh	Na2SO4 х 10Н2О	311
	ЗСаОМОз х 3CaSO4x31H2O	227
NaCl	Nalcix2H2O	130
Химические (Воздействия щелочей при отсутствии
испаряющейся поверхности сводится к обменной ре-
акции и замещению кальция на более активный нат-
рий (или калий)
2СаО • SiO2 + 2NaOH + aq 2Са(ОН)2 + Na2SiO3 + aq
или
ЗСаО • А120з  6Н2О 2NaA102 + 4Н2О + ЗСа(ОН)2.
Разбавленное растворы углекислого кальция,
натрия, едкие щелочи концентраций менее 10%, при
отсутствии испаряющейся поверхности не представля-
ют опасности для бетона.
Растворы едких щелочей концентрацией более
10%—15% взаимодействуют с двуокисью кремния и
алюминатными составляющими. Двуокись кремния
превращается в силикаты натрия
SiO2 + 2NaOH-+Na2SiO3 + Н2О,
а с алюминатами Al2(OH)3 + 3NaOH->^aAlO3 + 3H2O.
При повышении температуры активность щелочей
возрастает и коррозия цементного камня происходит
значительно интенсивнее (рис. 2.14).
Растворимые силикаты, образующиеся из части
кремнезема, занимает объем больший, чем исходная
доля кремнезема, вступившего в реакцию. Поглоще-
ние воды способствует развитию реакций и тем са-
мым повышению давления в порах.
Концентрированные щелочи опасны не только
для цементного камня, но и заполнителей бетона.
Многие породы, из которых состоят заполнители, со-
держат кремнезем (кварцевые пески, граниты и др.).
Прй концентрации едких щелочей больше 20%—30%
и, особенно в случае повышения температур, протека-
ет реакция типа
SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + Н2О.
Продуктами реакции могут быть гелеобразные вещес-
тва!. При действии горячих' концентрированных щело-
чей мелкий заполнитель может полностью раство-
ряться.
Скорость растворения, например песка, зависит
от его круОности. При температуре 90—95° С в щело-
Продолжите/1ьность испытаний^ сут
i
Рис. 2.14.
Изменение прочности бетона (й.сж) при действии рас-
творов NaOH [24]:
1—контрольные образцы в воде
2	— в 15% NaOH при 70е С
3	— в 15% NaOH при 18° С
4	— в 30% NaOH при 18° С
।	5 —в 30% NaOH при 70° С
чах концентрации 27%, щелочестойкость обычного
песка 90%, а при измельчении до 0,15 — 79% [24].
Значительно выше стойкость в щелочах карбо-
натных пород (известняка, мрамора, доломита).
Основным признаком коррозии является накоп-
ление в порах и капиллярах раствора солей и после-
дующая их кристаллизация. Образование солей мо-
жет происходить при реакции растворов с цементным
камнем или при испарении.
Скорость коррозии бетона определяется не толь-
ко составом концентрации агрессивных жидкостей, но
и условиями эксплуатации конструкций: частичное по-
гружение в раствор, периодическое воздействие и
высушивание, частичное погружение и нагревание,
постоянное воздействие раствора с одной стороны и
наличие испаряющейся поверхности с другой, одно-
сторонний напор и т. д.
При этом коррозионные явления сочетаются с
массопереносом жидкости под действием разности
температур и т. д.
Наиболее распространен случай коррозии, когда
наливные сооружения расположены выше уровня
земли без обвалования. Температура наружной по-
верхности таких сооружений в летние дни достигает
50—60° С. Раствор из сооружений (если они имеют
меньшую температуру) будет перемещаться к наруж-
ной поверхности, достигнув которую соли из раствора
начнут испаряться, а их концентрация возрастать.
В зависимости от состава в первый период воз-
можна повышенная растворимость Са(ОН)2). По мере
накопления солей в порах увеличивается кристалли-
зационное давление, величина которого зависит от
3:
35
типа образования кристаллогидратов (табл. 2.9). Кор-
розия постепенно рапространяется от поверхности в
более глубокие слои. Признаком такой коррозии яв-
ляется «шелушение» с последующим более значи-
тельным разрушением.
В первый период, когда кристаллизация только
начинается, происходит некоторое уплотнение бетона
и даже повышение его прочности. Дальнейшая кор-
розия вызывает понижение его прочностных свойств.
Наличие одностороннего напора не является
единственным фактором ускорения коррозионных
процессов.
Циклические высыхания при переходе темпера-
тур выше точки фазового перехода, последующее
увлажнение, снижение температуры являются услови-
ями, способствующими развитию кристаллогидратов и
соответственно повышения давления в порах бетона.
Характерным случаем подобной коррозии бетона
является повреждение железобетонных конструкций
опор ЛЭП, фундаментов, свай в засоленных грунтах.
Растворы солей при наличии нагреваемой поверхнос-
ти перемещаются по порам и капиллярам на значи-
тельную высоту. При высыхании концентрация увели-
чивается и постепенно образуются кристаллогидраты,
способные вызвать коррозионные повреждения.
ВЛИЯНИЯ НА БЕТОН НЕФТЕПРОДУКТОВ.
Номенклатура нефтепродуктов, действующих на
бетон, весьма разнообразна. Ими могут быть тяжелые
нефтепродукты (нефть, мазут, битум) и легкие (бен-
зин, керосин, авиационное и дизельное топливо). Что
касается легких нефтепродуктов, то они не являются
коррозионно опасным для бетона, однако обладая
большей чем у воды подвижностью, могут проникать
через толщу конструкций и уменьшают сцепление бе-
тона с арматурой. Поэтому обычный бетон мало при-
годен для использования в резервуарах хранения
бензина, керосина, дизельного топлива, хотя неодно-
кратно делались попытки создания подобных соору-
жений.
Согласно [25] все нефтепродукты предложено
разделить на три категории:
Минеральные масла всех марок: снижают проч-
ность бетона и сцепление с арматурой.
Дизельное топливо и масляные эмульсии: снижа-
ют прочность бетона и сцепление с арматурой, но в
значительно меньшей степени.
Керосин и бензин — не снижают прочность бето-
на, но могут уменьшить сцепление с арматурой.
Наиболее часто приходится сталкиваться с про-
блемой защиты бетонных конструкций от действий
минеральных масел и эмульсий.
Не оказывая сколько-нибудь заметного коррози-
онного воздействия на арматуру многие нефтепродук-
ты, ввиду наличия в них поверхностно-активных ве-
ществ, снижают прочность бетона и особенно железо-
бетона табл. 2.10.
Минеральные масла и различные виды эмульсий
на их основе — наиболее распространенные виды
нефтепродуктов, действующих на строительные кон-
струкции. Рис. 2.15, рис. 2,16.
Машиностроительные цеха, текстильные пред-
приятия, заводы тяжелого машиностроения и др.
предприятия используют для работы огромное коли-
чество различных типов масел, часть которого попа-
дает на полы, фундаменты под оборудование, кана-
лы, лотки. Если глубина пропитки железобетона не
Т а б л и ц а 2.10
ВЛИЯНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ
КОНСТРУКЦИИ (26)
Наименование нефтепродукта	Максимальное. снижение прочности бетона при его пропитке	Уменьшение сцепления бетона с арматурой при пропитке, %	
		Гладкая арматура	Арматура периодического профиля
Минеральные масла, мазут	до 70%	до 80%	до 60—70%
Дизельное топли- во, эмульсии	Не снижает	до 20%	до 17%
Бензин, керосин	Не снижает	до 50%	Не уменьшает
Рис. 2.15.
Зависимость прочности бетона от продолжительности
Рис. 2.16.
Зависимость сцепления различных типов арматуры с
бетоном от продолжительности воздействия минеральных
масел [26]:
А — арматура периодического профиля;
Б — гладкая арматура.
36
превышает 10—20 мм и масло не доходит до армату-
ры, то конструкции можно считать работоспособными.
Приведенные в табл. 2.10 данные касаются сквозной
пропитки.
Чем больше площадь контакта масел с бетоном и
длительность воздействия, тем заметнее их влияние
на прочность. Результат воздействия сказывается не
сразу, а по истечении значительного срока, иногда
5-—10 лет, т. е. тогда, когда он буквально «пропитыва-
ется» маслом или эмульсиями.
О том что масла могут влиять на бетон только при
полной пропитке говорит тот факт, что если бетон
быстро пропитывали маслом без длительного выдер-
живания в нем, прочность не снижалась.
При длительном погружении процесс уменьшения
прочности стабилизируется во времени (рис. 2.15).
Порой этой прочности вполне достаточно для даль-
нейшей эксплуатации некоторых видов конструкций
(полы, не армированные фундаменты и т. д.). Наи-
большую опасность нефтепродукты представляют не
для бетона, а для несущих железобетонных конструк-
ций, в которых имеется расчетная арматура. Масла и
эмульсии обволакивают в первую очередь наиболее
крупные заполнители и арматуру, уменьшая тем са-
мым их сцепление. Если на бетон действуют отрабо-
танные масла (часто содержащие слабые кислоты), то
кроме физического воздействия может происходить и
химическое взаимодействие с цементным камнем.
Малосернистая нефть не оказывает коррозион-
ного воздействия на бетон, о чем свидетельствует
многолетний опыт эксплуатации железобетонных ре-
зервуаров без какой-либо защиты.
Масла растительного происхождения и жиры со-
держащие жирные кислоты и органические продукты
способны взаимодействовать со свободной известью
бетона, образуя кальциевые соли жирных кислот.
Чем выше содержание в маслах свободных жирных
кислот, тем агрессивнее они действуют на бетон, кото-
рый в этих средах требует дополнительной защиты.
Не опасны для бетонов битумные материалы,
растворители, спирты, в том случае если это не налив-
ные сооружения.
ДЕЙСТВИЕ ГАЗОВ НА БЕТОН.
По условиям эксплуатации строительных кон-
струкций можно разделить на две группы, примени-
тельно к которым следует рассматривать газовую
коррозию бетона; а) здания б) технологическое обору-
дование и сооружения.
В зданиях при низкой влажности воздуха и отсут-
ствии непосредственного увлажнения, газовые среды
(независимо от их коррозионной активности) не агрес-
сивны к бетону при содержании в воздухе до 3—4
ПДК. Даже хлор, хлористый водород, диоксид серы не
способны сколько-нибудь заметно снизить прочность
бетона. Но при этом не надо забывать, что эти же
газы вызывают интенсивную коррозию арматуры в
железобетоне, т. к. происходит снижение защитных
свойств бетона по отношению к арматуре.
Если бетон эксплуатируется в сооружениях, где
концентрация газов выше ПДК, коррозия может про-
текать весьма интенсивно (скрубберы, дымовые тру-
бы, газоходы). Поэтому как в зданиях, так и в соору-
жениях важно знать особенности взаимодействия бе-
тона с окружающей средой и изменения, которые в
ней происходят при действии различных агрессивных
газов.
Наиболее характерным является действие на
конструкции окружающего воздуха, не содержа-
щего какие-либо дополнительные газовые среды. Од-
ним из компонентов воздуха как известно является
углекислый газ, содержание которого составляет око-
ло 0,03% (по объему).
Углекислый газ растворяется в воде, по схеме
СОг + НгОт^НгСОз. Образовавшаяся кислота, в свою
очередь диссоциирует: Н2СО3^НСОГ + Н+ и НСОГ
—ссх+н2.
Так как в порах бетона состав жидкой фазы
щелочной, состоящий в основном из Са(ОН)2, то в
результате реакции образуется:
Са(ОН)2 + СО2 -> СаСО3 + Н2О
Переход Са(ОН)2 в углекислый кальций, т. е. связыва-
ние извести, приводит к снижению PH поровой жид-
кости. Если вся свободная жидкость перейдет в мало-
растворимое соединение СаСОз, то PH в порах снизит-
ся с 12—13 до 10—9. При таких значениях PH щелоч-
ности поровой жидкости уже будет недостаточно для
пассивации арматуры и может начаться коррозия.
Если бы процесс карбонизации бетона (т. е. сни-
жение его щелочности) продолжался непрерывно, то
железобетон как конструктивный материал вряд ли
мог сохраняться столь длительное время.
В реальных условиях процесс карбонизации не
распространяется на значительную глубину. Исключе-
ние составляют конструкции, в которых был применен
бетон не обладающий нужной плотностью, или когда
концентрация СО2 в сотни раз превышала его содер-
жание в атмосферном воздухе.
Особенностью карбонизации является довольно
четкая граница карбонизированного и некарбонизи-
рованного бетона. Происходит это в связи с тем, что в
порах бетона углекислый газ, превращается при взаи-
модействии с известью в бикарбонат и карбонат каль-
ция. Последний при кристаллизации образуют продук-
ты, сплошной фронт которых является дополнитель-
ным барьером для дальнейшего проникания СО2 в
глубину бетона.
-Установлено, что кинетика распространения в
глубину бетона фронта карбонизации с определен-
ными допущениями, может быть описана согласно
уравнению первого закона Фика [19].
где X—-глубина карбонизации, см
D' — эффективный коэффициент диффузии угле-
кислого газа в бетоне, см2/с
СО — концентрация углекислого газа в воздухе
т—время нейтрализации
то — реакционная способность (объем газа, по-
глощаемый единицей объема бетона)
Существует прямая зависимость глубины карбо-
низации от пористости и обратная от расхода цемента
в бетоне. Значительное влияние оказывает и внешняя
среда. В первую очередь это относится к' влажности
воздуха: наиболее активно процесс идет при влаж-
ности до 80%. При большей влажности процесс заме-
дляется, т. к. поры бетона будут в большей степени
заполняться водой. (Рис. 2.17). На карбонизацию влия-
ют также температура воздуха (при отрицательных
температурах процесс затормаживается), скорость
ветра, солнечная радиация и т. д.
Если рассматривать не железобетонные, а бетон-
ные конструкции, то процесс карбонизации для них не
представляет опасности, т. к. при карбонизации об-
разуется аморфный карбонат кальция, который затем
37
,	Рис. 2.17.
Глубина карбонизации образцов из цементно-песча-
ного раствора после 38 мес. [19]:
1—в открытой атмосфере;
2 — под навесом;
3 — в помещении с влажностью до 60%.
П:Ц
кристаллизуется, что приводит к уменьшению общей
пористости и водопоглощения.
Иные условия имеют место в сооружениях, где
концентрация СО2 достигает 10—20%. Такие среды
могут быть в сооружениях и технологическом обору-
довании. Процессы коррозии (они протекают в ус-
ловиях повышенной влажности и наличия конденса-
та), в этом случае подобны воздействию жидких аг-
рессивных сред. В первоначальный период происхо-
дит уплотнение бетона с образованием в порах и
капиллярах карбоната кальция. Затем наблюдается
снижение прочности, так как образуется растворимый
бикарбонат кальция.
В отличии от атмосферной карбонизации дейст-
вие- СО2 высокой концентрации приводит к потере
массы и разрушению бетона.
Газовые среды условно подразделяются на три
группы в зависимости от типа солей, образующихся
при взаимодействии, с бетоном (19).
Первая группа — газы, образующие практически
нерастворимые или слаборастворимые соли'кальция.
При взаимодействии с бетоном в цементном камне
объем твердой фазы может несколько увеличивать-
ся, что способствует повышению плотности. Малая
растворимость образующихся солей исключает их
диффузию в глубинные слои бетона, но в результате
взаимодействия с газами снижается щелочность бето-
на, что представляет опасность для арматуры. Дейст-
вие СО2— типичный для газов этой группы, к которой
относятся также фтористый водород, фтористый
кремний, фтористый ангидрид.
Вторая группа — газы, действие которых на бетон
приводит к образованю солей, способных увеличи-
вать объем. К ним относятся сернистые и серные
соединения и в первую очередь SO2 и SO3, а также
сероуглерод, сероводород и др. ,
Наиболее распространен SO2, выделяющийся в
цехах черной металлургии, гальванических производ-
ствах, химических предприятиях. Характер процессов
в бетоне при действии SO2 несколько напоминает
действие углекислого газа. Продукты взаимодействия
38
образуют сульфаты кальция, которые на воздухе
окисляются.
Кристаллизуясь, сульфаты заполняют поры,
уплотняют бетон в начальный период, т. к. образова-
ние сульфата кальция сопровождается увеличением
объема твердой фазы более чем в два раза. Плотные
продукты взаимодействия затрудняют поступление га-
зов в глубину бетона. Проницаемость бетона в этих
слоях может уменьшаться в десятки раз.
Процесс карбонизации и действие сернистых га-
зов протекают от поверхности в глубину бетона и при
отсутствии увлажнения или конденсата со временем
замедляется. Глубина нейтрализации увеличивается
пропорционально корню квадратному из времени и
концентрации.
При действии SO2 высоких концентраций на бетон
во влажных условиях первой стадией является об-
разование H2SO3, которая в свою очередь может
окисляться в H2SO4. Следующей стадией—образова-
ние гипса и гидросульфоалюминатов. Характер кор-
розии приближается к процессам, протекающим в
бетоне при взаимодействии с высоко сульфатными
водами. Прочность бетона сначала несколько увели-
чивается, а затем понижается.
Действие таких газов как H2S, CS2 (сероводород и
сероуглерод) близки по характеру процесса к SO2, так
как сероуглерод например может разлагаться и при
взаимодействии с цементным камнем образовывать
сульфаты.
К третьей группе газов относятся хлор, хлорис-
тый водород, бром, (пары), оксиды азота и др. Боль-
шинство из газов этой группы образуют хорошо рас-
творимые соли, многие из которых гигроскопичны.
Наиболее опасны для железобетона галогеносодер-
жащие газы, типа хлора и хлористого водорода.
Щелочные составляющие бетона в первую оче-
редь Са(ОН)2 интенсивно взаимодействуют с хлорсо-
держащими газами при высокой влажности с образо-
ванием хлористого кальция, гидрооксихлоридов и
других хлорсодержащих соединений. Многие из них
отличаются высокой плотностью и способностью об-
разовывать кристаллогидраты. В начальный период
воздействия газов возможно некоторое увеличение
прочности бетона.
Образующиеся в поверхностных слоях продукты,
например СаС12 отличаются высокой гигроскопичнос-
тью.	(
В сооружениях при очень высоких концентрациях
газов наблюдается намокание бетона и образование
жидкой фазы, состоящей из продуктов взаимодейст-
вия щелочных составляющих с хлором (или другими
газами). В глубину бетона поэтому перемещаются уже
растворы, содержащие связанный хлор (т. е. в виде
хлоридов).
В поверхностных слоях щелочная среда бетона
под действием газов нейтрализуется. Фронт нейтрали-
зации имеет небольшую толщину и его распростране-
ние в глубину бетона идет значительно медленнее,
чем проникание хлоридов по порам и капиллярам.
Что касается конструкций зданий, то хлориды прони-
кают в щелочную среду бетона практически ее не
изменяя, что весьма опасно для коррозии арматуры.
Происходит как бы «проскок» хлоридов на глубину
значительно большую чем - нейтрализованный или
карбонизированный слой. Глубина проникания хлори-
дов в бетон пропорционалЦна корню квадратному из
времени и в значительной степени возрастает с повы-
шением влажности воздуха, (рис. 2.18, рис. 2.1^)
Рис. 2.18.
Влияние относительной влажности воздуха на прони-
кание хлорид-ионов в цементно-песчаный раствор 1:2. Экс-
Продолжительность эксплуатации
Рис. 2.19.
Содержание хлор-ионов в бетоне защитного слоя.
Конструкции эксплуатировались при влажности воздуха
60—85%, температуре 20—30° С и содержании газообразно-
го хлора до 10 мг/м3.
В-атмосферных условиях коррозионные процес-
сы практически не отражаются на свойствах бетона,
поэтому эти газы представляют опасность лишь для
железобетонных конструкций. Накопления хлоридов
в условиях действующих цехов происходит довольно
медленно, (обследование конструкций из железобе-
тона проработавших около 20 лет, показало, что их
содержание составляло примерно 0,2% от массы рас-
творной части бетона). Опасность газовой коррозии
заключается в том, что ее до определенного момента
трудно определить. Визуально конструкции выглядят
вполне нормально. Затем, когда коррозия арматуры
становится заметной, остановить процесс весьма
сложно. Скрытый период при газовой коррозии порой
растягивается на многие годы. (Рис. 2.19.)
Что касается оксидов азота, то при их взаимодей-
ствии с бетоном могут образовываться соединения
типа Ca(NO2)2, Ca(NO2)3, Ca(NO3)2 • 4Н2О, которые ха-
рактеризуются довольно высокой гигроскопичностью.
В пределах тех концентраций, которые могут быть в
промышленных зданиях (т, е. до 3—5 ПДК) коррозион-
ных воздействий на бетон эти газы при влажности
воздуха до 70—80% обычно не вызывают.
При высоких концентрациях, например в соору-
жениях, оксиды азота и особенно пары азотной кис-
лоты, способны разрушать бетон. Характер коррозии
при этом будет общекислотный по типу коррозии 2
вида.
В промышленном строительстве применяется
главным образом железобетон. Не армированный бе-
тон используется в основном в малоответственных
элементах, гле не требуется соответствующая проч-
ность (подготовка под полы, фундаменты, для тех-
нологического оборудования и др.)..
Бетон, как уже говорилось выше, обладает дос- ’
таточной высокой химической стойкостью в газовых
средах. Защита железобетона необходима для обес-
печения коррозионной стойкости арматуры, так как
защитный слой даже при тщательном выполнении не
может обеспечить ее полную изоляцию от проникания
кислорода, агрессивных сред и влаги. В нормальных
условиях арматура, имеющая защитный слой из плот-
ного не карбонизированного бетона, контактирует с
поровой влагой высокой щелочности (РН = 12,5—13,0).
Кислород может достигать арматуры, так как
2—3 см защитного слоя не является для него препят-
ствием.
Согласно диаграммы Пурбэ (рис. 2.5) арматурная
сталь в этом случае находится в состоянии пассива- 
ции, или коррозионной устойчивости, несмотря на на-
личие условий, необходимых для развития процесса
(кислород, жидкая фаза, неоднородная поверхность
арматуры и т. д.).
Пассивное состояние сохраняется пока РН поро-
вой жидкости не спускается ниже 11,5.
Высокая щелочность некарбонизированного бе-
тона необходимое, но еще недостаточное условие
сохранности арматуры. В том случае, если вокруг
арматуры имеются депассивирующие ионы, коррозия
может развиваться даже при РН^11,5. Чаще всего
эту роль выполняют хлор-ионы. Они могут быть внесе-
ны в бетон при изготовлении (хлоридсодержащие до-
бавки, например СаС12), в случае контакта бетона с
жидкими средами (растворы СаС12, NaCl, КС1) или из
атмосферы (пыль NaCl, КО).
Опасность коррозии в присутствии хлоридов воз-
растает при увеличении их содержания повышении
влажности и уменьшении щелочности бетона.
Согласно [15] считается, что в насыщенном рас-
творе Са(ОН)2 процесс коррозии не развивается пока
содержание хлорид-ионов не превысит 0,03—0,05%.
Если же бетон карбонизирован, то процесс будет
развиваться даже при их незначительном содержа-
нии.
Предельное содержание зависит от многочислен-
ных параметров и является предметом многочислен-
39
ных дискуссий как в нашей стране, так и за рубежом.
По действующим нормам [2] хлориды недопустимы
для напрягаемой арматуры в виде проволоки класса
В-1 диаметром менее 5 мм, для конструкций с авто-
клавной обработкой и эксплуатируемых во влажном
или мокром режиме.
Так как хлориды могут появиться у арматуры и
при отсутствии добавок, необходимо учитывать осо-
бенности их действия на бетон: концентрация резко
убывает от поверхности в глубину, процесс диффузии
осуществляется в основном по жидкой фазе бетона.
В условиях низкой влажности процесс не раз-
вивается, что подтверждается данными натурных об-
следований. [27]
Для зданий и сооружений из железобетона хло-
риды представляют пожалуй наибольшую опасность.
Кроме обеспечения плотности и трещиностойкости
необходима обязательная изоляция конструкций (ла-
ко-красочными или мастичными покрытиями) исклю-
чающая их проникание через защитный слой.
2J ДЕЙСТВИЕ ЗНАКОПЕРЕМЕННЫХ
ТЕМПЕРАТУР И УВЛАЖНЕНИЯ.
В промышленных зданиях и сооружениях значи-
тельный объем строительных конструкций при экс-
плуатации подвергается воздействию атмосферных
осадков, технологических проливов или увлажнению
при образовании конденсата.
Стены и покрытия цехов с высокой влажностью
воздуха, элементы градирен и вытяжных труб, свай-
ные фундаменты в районах вечной мерзлоты, пере-
крытия резервуаров и др. конструкции длительное
время работают в условиях, когда они насыщены
влагой. Если обеспечена защита арматуры и темпера-
тура окружающего воздуха положительная, такой ре-
жим не влияет на его прочностные свойства. При
постоянной повышенной влажности или намокании
даже уменьшается скорость карбонизации, а проч-
ностные свойства возрастают со временем.
Иначе обстоит дело при переменном воздействии
отрицательных и положительных температур. Бетон
без увлажнения может выдерживать многочисленные
циклы перехода температуры через 0°С, в то время
как в насыщенном состоянии за короткий период
начинается его разрушение. Это объясняется не толь-
ко расширением объема воды при замерзании (при-
мерно в 1,1 раза). У насыщенного водой пористого
материала в крупных порах и капиллярах образуется
микроскопические кристаллы льда, а незамерзшая
вода мигрирует из тонких пор в более крупные и к
поверхности. Миграция воды происходит из незамерз-
ших участков с образованием льда в крупных порах,
созданием линз льда, что приводит к возникновению
значительного давления, так как при перемещении
воды из замороженных областей структура бетона
сопротивляется этому перемещению.
Степень повреждения бетона зависит от водона-
сыщения бетона, а также от температуры замерзания,
так как объем замерзшей воды увеличивается с рос-
том отрицательной температуры и скорости замерза-
ния. [28, 29].
Сухой бетон не подвержен морозному разруше-
нию, хотя при низких температурах могут сказываться
различия в коэффициентах линейного расширения бе-
тона и арматуры. Лишь при насыщении водой более
90—92% начинает заметно влиять льдистость. На ин-
тенсивность повреждений сказывается толщина кон-
струкции, характер увлажнения и обледенения. Сни-
жение прочности бетона в условиях замораживания и
оттаивания учитывается действующими документами
[31] коэффициентом условной работы (табл. 2.11).
Таблица 2.11
КОЭФФИЦИЕНТ УСЛОВИЙ РАБОТЫ БЕТОНА
ПРИ ПЕРЕМЕННОМ ЗАМОРАЖИВАНИИ И ОТТАИВАНИИ
Условия эксплуатации	Расчетная зимняя температура наружного воздуха, °C	Вид бетона	
		Легкий	Тяжелый
Попеременное заморажива-	ниже —40	0,8	0,7
ние и оттаивание в водона-	—20—40	0,9	0,85
сыщенном состоянии	—5 ч—20	1,0	0,9
	—5 и выше	1,0	0,95
Попеременное заморажива- ние и оттаивание в условиях	ниже —40	1,0	0,9
эпизодического водонасыще- ния	—40 и выше	1,0	1,0
Циклические колебания температур и увлаж-
нения особенно опасны в первые месяцы после изго-
товления конструкций когда в интервале от —20 до
—50° С прочность может снизиться более чем на 25%
[30].
Если при этом процессы протекают не в воде, а в
растворах агрессивных солей, то они значительно ус-
коряются. Единицей измерения считается полный
цикл замораживания и оттаивания (замораживание
бетонных кубиков при —18° С и оттаивание в воде при
+ 18° С).
В зависимости от условий, в которых эксплуатиру-
ются конструкции для зданий и сооружений II класса
(т. е. с долговечностью не менее 50 лет) марки по
морозостойкости (кроме нуружных стен и покрытий)
принимаются по табл. 2.12..
Таблица 2.12
МИНИМАЛЬНЫЕ МАРКИ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА
ПО МОРОЗОСТОЙКОСТИ ДЛЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
	При эксплуатации в водонасыщенном состоянии.			При эксплуата- ции в газовоз-
Расчетная темпера- тура	попеременное замораживание и оттаивание в течение всего срока службы конструкции (сваи, градир- ни)			
				душной среде
		попеременное замораживание и оттаивание	при периодиче- ских воздейст- виях темпе-	попеременное замораживание и оттаивание при защите от атмосфер- ных осадков (не отапливае- мые здания
наружного воздуха °C		в условиях атмосферных осадков (эстакады этажерки)	ратуры ниже 0°С (подземные конструкции и т. д.)	
				навесы и т. д.)
—5 и выше	75	Не нормируется Не нормируется		Не номируется
-5 ч—20	100	50	Не нормируется	Не нормируется
-204—40	150	75	50	50
ниже—40	200	150	100	100
40
2.4 АРМАТУРНЫЕ СТАЛИ.
Один из наиболее распространенных типов ар-
матуры, применяемой в железобетонных конструкци-
ях— сталь круглая горячекатанная гладкая и пери-
одического профиля классов A-Ih-A-IV. Стали этого
класса обладают значительным удлинением—до
25%, поэтому они не склонны к хрупкому коррозион-
ному разрушению.
Повышение прочности стали, достигаемое путем
введения углерода и легирующих добавок, снижает
пластичность и уменьшает удлинение при разрыве. У
сталей класса A-V, A-VI удлинение составляет 6—
8%. Еще меньше удлинение (4—6%) у сталей, получа-
емых путем вытяжки в холодном состоянии — прово-
лока классов В-ll, BP-II.
Уменьшение пластических свойств стали, наряду
со значительным повышением прочности, приводит к
отрицательным последствиям: опасности хрупкого
разрыва арматуры под нагрузкой или в местах переги-
ба арматуры, а также ухудшению свариваемости.
Наиболее распространенная горячекатанная ар-
матура, в зависимости от механических характери-
стик, подразделяется на шесть классов: А-1, А-ll, A-III,
A-IV, A-V, A-VI.
Термическому упрочнению подвергают стержне-
вую арматуру четырех классов с А-Ill. Арматура при
этом имеет индекс АТ. Если в маркировке указаны
дополнительные буквы, например С, К, то это указы-
вает на возможность стыкования сваркой (С) и повы-
шенную стойкость против коррозионного растрескива-
ния (К), СК обладает обеими перечисленными свойст-
вами.
Класс арматуры характеризует ее в основном по
одинаковым механическим характеристикам, хотя хи-
мические свойства могут значительно отличаться.
В обозначениях марки стали отражается содер-
жание углерода (в сотых долях процента) и легирую-
щих добавок. Например, сталь 18Г2С обозначает, что
содержание углерода в ней 0,18%, буква Г — что
сталь легированная марганцем, цифра 2 — что его
содержание может быть до 2%, буква С—наличие в
стали кремния.
В качестве арматуры для обычных конструкций
применяется стержневая арматура и арматурная про-
волока Вр-I диаметром 3—8 мм, Bp-ll. B-II — высоко-
прочная проволока для предварительно напряжен-
ных элементов. Если для обыкновенной проволоки
временное сопротивление ст^ббО МПА, то у высоко-
прочной проволоки оно составляет уже 1300—1900
МПА.
Низкая пластичность высокопрочных сталей, вы-
званная особенностью их структуры и склонность та-
ких сталей к хрупкому коррозионному разрушению,
могут быть причиной обрыва арматуры и внезапного
обрушения конструкции.
Опасность коррозии такой арматуры в том, что
визуально невозможно выявить внешние признаки,
как при коррозии обычной арматуры.
У некоторых типов высокопрочной арматуры есть
еще один недостаток — склонность к коррозионному
растрескиванию — появление трещин от поверхности
в глубину арматуры при одновременном действии рас-
тягивающих напряжений и агрессивной среды. Осо-
бенно опасно растрескивание для предварительно на-
пряженных конструкций.
К этому виду коррозии склонны все виды термо-
упроченной стали классов Ат-IV, At-V, At-VI.
Испытания показывают, что при одинаковых ме-
ханических нагрузках долговечность этих сталей в
агрессивных средах может быть на порядок ниже,
чем у арматуры, не обладающей термоупрочнением.
Поэтому действующие нормативы не допускают к при-
менению в сильно агрессивных средах для предвари-
тельно напряженных конструкций арматуру типа A-V,
A-VI, AT-V, AT-VI, AT-III, а в среднеагрессивной среде
эти стали можно использовать лишь при обеспечении
1-й категории трещиностойкости.
Малой стойкостью против растрескивания обла-
дают также некоторые виды горячекатанной армату-
ры классов A-IV и A-V, поэтому и для этих сталей
введены ограничения по применению. [2]
Для сталей, склонных к растрескиванию наи-
более опасными являются проникающие к ней депас-
сивирующие ионы — в первую очередь хлориды, о чем
свидетельствуют многочисленные аварии зданий и со-
оружений как в нашей стране, так и за рубежом.
Именно по этой причине большинство работ по кор-
розии арматуры связано с исследованиями влияния
хлоридов [27]. Поэтому перед разработкой методов
защиты предварительно напряженного железобетона
должны быть тщательно проанализированы: тип ар-
мирования, класс арматуры и ее диаметр, характер
действующих агрессивных сред и возможность попа-
дания хлоридов. Рис. 2.20, рис. 2.21.

Содержание хлор - ионов
в детоне °/й
Рис. 2.20.
Скорость коррозии арматуры в зависи-
мости от количества хлоридов в бетоне при
различной влажности воздуха (срок испыта-
ний 18 месяцев) [15].
Влажность воздуха:
1—50%; 2—70%; 3—90%.
Влияние трещин на коррозию арматуры.
Прочность бетона на растяжение в десятки раз
меньше, чем у стали. Поэтому в отдельных элементах
конструкций, на наружной поверхности, образуются
трещины. Исключить их можно лишь при предвари-
тельном напряжении.
Согласно действующих норм все железобетонные
конструкции по трещиностойкости делятся на три ка-
тегории: первая категория — не допустимо образова-
ние трещин; вторая категория — образование трещин
допустимо при условии ограничения их ширины и
только на непродолжительный период, т. е. трещины
должны периодически закрываться; третья катего-
рия—трещины допустимы, но ограничена их макси-
мальная величина (0,25—0,3 мм), которая зависит от
41
Содержание хнор-ионов
в бетоне, %
Рис. 2.21.
Скорость роста питтингов на поверхности
арматуры при различном количестве хлоридов
в бетоне. Относительная влажность воздуха;
[15]
1—50% 2—70% 3—90%
вида армирования, степени агрессивности и продол-
жительности раскрытия.
Непродолжительным считается период, когда на
конструкцию действуют временные нагрузки, напри-
мер ветер, снег, некоторые видь! технологических на-
грузок и т. д. Продолжительным считается воздейст-
вие постоянных нагрузок: собственный вес элементов
зданий, оборудования и т. д.
. Большинство обычных конструкций промышлен-
ных зданий имеют третью категорию трещиностойкос-
ти, предварительно напряженные — вторую катего-
рию, и только для сооружений, работающих под дав-
лением газа или жидкости с полностью растянутыми
элементами, необходим расчет по первой категории.
Для обеспечения совместной работы бетона с
арматурой вокруг последней устраивается защитный
слой (рис. 2.22), который одновременно обеспечивает
ее защиту от коррозии.
’диффузии в воздухе и во много раз выше, чем в
бетоне. Во много раз интенсивнее в трещине идет
капиллярное всасывание конденсата, а при наличии
депассивирующих ионов это способствует их повы-
шенной концентрации в локальных зонах.
Кроме того при наличии трещин изменяется и
состояние поверхности арматуры, в которой будут
чередоваться зоны с трещинами и зоны между ними,
обладающие различными потенциалами (гальвани-
ческая макропара).
Само по себе наличие трещин еще не является
признаком пониженной стойкости конструкции. Если
трещины имеют небольшую величину (например ме-
нее 0,05 мм) и не достигают арматуры, то при оп-
ределенных условиях они кольматируются со време-
нем продуктами гидратации, т. е. произойдет самоуп-
лотнение. Продуктами самоуплотнения могут быть
частицы аэрозоля (из воздуха помещения) и продукты
взаимодействия с агрессивными газами.
Опасность коррозии возрастает с увеличением
ширины раскрытия трещины, (рис. 2.23)
В том случае, если конструкция полностью нахо-
Рис. 2.23.	'	'
Зависимость глубины поражения стержневой арма-
туры от ширины раскрытия трещин в бетоне (срок экс-
позиции до 9 лет) [15].
Рис. 2.22.
а) Характерные трещины в бетоне при напряженноде-
формированном состоянии (изгиб).
Р — нагрузка
б) Величина защитного слоя в железобетонных кон-
струкциях:
1—поперечная арматура (хомуты);
2 — рабочая продольная арматура;
3—трещина в бетоне.
Если трещина проходит через весь защитный слой
к арматуре, то в этом месте контакт с бетоном нару-
шен. Происходит локальная депассивация. Скорость
диффузии агрессивных газов по трещине почти равна
дится в воде и исключено проникание кислорода
воздуха и углекислого газа, величина безопасных тре-
щин может быть в несколько раз больше, так как
происходит полное катодное торможение коррозион-
ного процесса.
Согласно [31] максимальная величина раскрытия
трещин составляет 0,10—0,25 мм соответственно для
сильно и слабоагрессивных сред, а непродолжитель-
ные трещины могут быть примерно в 1,5 раза больше.
В условиях агрессивных сред необходимо, чтобы
сквозные трещины не доходили не только до рабочей
(расчетной), но и конструктивной арматуры, поэтому
величина защитного слоя нормируется до ближайше-
го от поверхности бетона арматурного стержня.
Опасность от трещин зависит от величины рас-
крытия, диаметра арматуры, а также вида арматур-
ной стали.
2.5 ВЛИЯНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ
НА КОРРОЗИЮ БЕТОНА
Критерием «отказа» железобетонных конструк-
ций является снижение его несущей способности. По-
этому коррозионные процессы важно увязать с изме-
42
нениями прочностных и деформативных свойств бето-
на и арматуры. Существующие нормативы по расчету
разработаны исходя из положений, что сопротивле-
ние бетона сжатию равно призменной прочности (при
равномерном распределении напряжений по сече-
нию), а сопротивление растяжению равно нулю.
( Как во всяком неоднородном материале при дей-
ствии внешней нагрузки в бетоне создается сложное
напряженное состояние. Так при сжатии вокруг пор и
пустот наблюдается концентрация сжимающих и рас-
тягивающих напряжений.
Проектирование конструций ведется исходя из
усредненных показателей для бетона, которые долж-
ны гарантировать определенные прочностные пара-
метры. Воздействие внешней агрессивной среды, в
которую попадает конструкция после изготовления,
практически не учитывается.
В реальны^ условиях свойства железобетона мо-
гут значительно изменяться под действием температу-
ры и влажности воздуха, агрессивных воздействий,
замораживания и оттаивания. Эти изменения касают-
ся физико-механических, химических и реологических
свойств бетона, а также электрохимического состоя-
ния арматуры.
Агрессивные среды способны вызвать процессы,
приводящие к повышению (на определенной стадии)
или снижению прочности бетона.
Напряжения от постоянных и временных нагрузок
могут суммироваться с напряжениями, вызванными
коррозией бетона и арматуры.
На практике довольно часто конструкции, выпол-
ненные из близких по составу материалов и эксплу-
атирующихся в аналогичных агрессивных средах, име-
ют разную степень коррозионных повреждений Одной
из причин этого явления — разница в силовых факто-
рах (уровне напряженного состояния).
Установлено, что интенсивность коррозионных
процессов протекает по-разному, в зависимости от
вида нагружения (сжатия, изгиб, растяжение) и степе-
ни напряженного состояния.
Согласно современным представлениям физичес-
кой теории прочности бетона [16], работа от внешней
нагрузки накапливается в материале в форме энер-
гии, вызывающей изменение межатомных связей.
Разрушение материала происходит вследствие высо-
ких концентраций напряжений вблизи трещин.
Хрупкое или вязкое разрушение бетона зависит
от микро и макроплотности цементного камня, что в
свою очередь отражается на степени аккумуляции
упругой энергии в кристаллогидратных образованиях,
т. е. от сил связи между этими образованиями.
В случае приложения сжимающих нагрузок оп-
ределенной величины система уплотняется, возраста-
ют силы взаимодействия между кристаллогидратны-
ми соединениями.
При росте внешних нагрузок цементный камень
будет претерпевать деформации, способствующие ос-
лаблению сил сцепления и возникновению растягива-
ющих напряжений в направлении, перпендикулярном
плоскости приложения внешней нагрузки. В местах,
ослабленных порами, технологическими дефектами
создаются очаги концентрации напряжений, которые
достигнув определенной величины (выше предела
прочности связей) вызовут массовое микротрещино-
образование и, как следствие этого, разрушение ма-
териала.
Развитие пластических деформаций с ростом
внешней нагрузки происходит в основном в резуль-
тате интенсивного р-рещинообразования приводящего
к хрупкому разрушению цементного камня.
Если поры бетбна заполнены водой, то в началь-
ный период нагружения большую’ часть внешней на-
грузки воспринимает вода, вследствие ее несжима-
емости и отсутствия оттока из порового пространства.
Внешняя сжимающая') нагрузка в свою очередь
вызывает расклинивающее действие воды, которое
способствует росту поперечных деформаций, по-
скольку в этом направлении действие воды восприни-
мается только стенками пор. С увеличением внешней
нагрузки возрастает гидростатическое давление во-
ды. Происходит проникновение ее в «закрытые» поры.
Процесс сопровождается развитием как продольных,
так и поперечных деформаций. Поэтому стадии раз-
рушения бетона всегда предшествует стадия уплот-
нения.
Уровень напряжений R?, соответствующий началу
образования микротрещин, характеризующих пре-
дельное состояние бетона при определенных дефор-
мативных и прочностных свойствах.
Сложность учета напряженного состояния и кор-
розионного воздействия среды заключается в том, что
среды по-разному влияют на прочностные свойства
бетона. Изменения этих свойств, в свою очередь, за-
висят от того, насколько велика площади сечения
конструкции, в которой произошли изменения струк-
туры бетона и условия ее работы.
Многие исследователи считают, что при сжатии
до 0,6 Rnp в бетоне происходит уплотнение, при этом
уменьшается сквозная пористость и коэффициент
диффузии.
Образование в бетоне микротрещин очевидно яв-
ляется тем пороговым значением силовых напряже-
ний в бетоне, выше которых начинают влиять кор-
розионные среды, (рис. 2.24)
Рис. 2.24.
Влияние напряженного состояния на коррозию бето-
на: [15]
С— показатель интенсивности коррозии под нагруз-
кой;
Со—то же при отсутствии нагрузки;
А—Ai — зона торможения коррозии при сжатии;
Ai — Bi 1 зона интенсивной коррозии при высоких
А — В J уровнях напряжения сжатия и растяжения.
’	.	43
При напряжениях ниже 0,6 Rnp сжатия и 0,4 Rnp
растяжения и действии агрессивных сред взаимовлия-
ние силовых и коррозионных воздействий проявляет-
ся не существенно и может не учитываться.
Эти данные получены как при действии сульфат-
ных вод, так и цикличном замораживании и Оттаива-
нии. [15, 17, 32]
Испытания при одновременном действии филь-
трующей воды при уровне напряжения арматуры
0,6 и 0,8 RH так же показали, что совместное действие
нагрузки и воды вызвали более интенсивное развитие
ползучести (почти в 1,5 раза больших) чем в бетоне
естественной влажности. Поэтому конструкции, рабо-
тающие на сжатие, будут обладать большей химичес-
кой стойкостью в агрессивных средах, чем в условиях
изгиба и растяжения.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Стальные конструкции. Нормы проектирования.
СНиП П-23-81
2.	Защита строительных конструкций от коррозии. СНиП
2.03.11-85
3.	Металлические конструкции. Справочник проекти-
ровщика. М., Стройиздат, 1980, 775 стр.
4.	Томашев Н. Д., Чернова Г. П. Теория коррозии и
коррозионностойкие конструкционные сплавы. М., Метал-
лургия, 1986, 358 стр.
5.	Колотыркин Я. М. Металл и коррозия. «Металлур-
гия», 1985, 88 стр.
6.	Михайловский Ю. Н. Атмосферная коррозия метал-
лов и методы их защиты. М., Металллургия, 1989, 101 стр.
7.	Улиг Г. Г., Рева Р. У. Коррозия и борьба с ней. под
ред. А. М. Сухотина. Л., Химия, 1989, 454 стр.
8.	Расчетно-экспериментальный метод ускоренного оп-
ределения коррозионных потерь в атмосферных усорвиях.
ГОСТ 9.040-74
9.	Коррозионная агрессивность атмосферы. ГОСТ 9.039-
74
10.	Тихомирова М. Ф., Фанталов А. М., Больберг Ю. М.
Повышение долговечности зданий цехов по производству
тяжелых и цветных металлов. М., Стройиздат, 1980, 112 стр.
.11	. Коряков А. С., Грушина И. Б. Повышение коррози-
онной стойкости строительных металлоконструкций азотной
промышленности. В сб. «Защита строительных конструкций
от коррозии». Саратовский университет, 1967, 71 стр.
12.	Зенченко Ю. Н., Носов Г. М. Защита сельскохо-
зяйственных производственных зданий от коррозии. Киев,
«Урожай», 1989, 87 стр.
13.	Коррозия, под ред. Л. О. Шрайера пер. с английско-
го, М., Металлургия, 1961, 630 стр.
14.	Powers Т. С. Physical properties of cement paste. Gn:
Pune, Symp, Chem. Cement. Washington, 1960, Vol 2, s. 577-613
15.	Алексеев С. H,, Иванов Ф. M., Модры С., Шис-
сель П. Долговечность железобетона в агрессивных средах.
М., Стройиздат, 1990, 315 стр.
16.	Ахвердов И. Н. Основы физики бетона. Стройиздат,
1981, 463 стр.
17.	Москвин В. М., Иванов Ф. М., Алексеев С. Н. Гу-
зеев Е. А. Коррозия бетона и железобетона, методы их
защиты. М., Стройиздат, 1980, 535 стр.
18.	Чеховский Ю. В. Понижение проницаемости бето-
на. М., Энергия, 1966, 190 стр.
19.	Алексеев С. Н., Розенталь Н. К. Коррозионная
стойкость железобетонных конструкций в агрессивной про-
мышленной среде. М., Стойиздат, 1976, 204 стр.
20.	Москвин В. М. Коррозия бетона. М., 1952, 341 стр.
21.	Рубецкая Т. В., Бубнова Л. С., Любарская Г. В.
Расчет и прогнозирование глубины коррозии бетона при
действии на него жидких агрессивных сред. Сб. тр. НИИЖБ—
М„ 1974, В. 19, 10—17 стр.
22.	Парфенова А. А. Влияние вида катиона на корро-
зионную стойкость цементного камня в сульфатных средах.
«Новые строительные материалы и конструкции в трубопро-
водном строительстве», М., ВНИИСТ, 1982, 22—67, 77—87 стр.
23.	Тихомирова М. Ф. Агрессивность сульфатных рас-
творов в зависимости от вида катиона. Ж. Бетон и железобе-
тон, № 3, 1982, 43—44 стр.
24.	Самохвалова 3. Н., Мощанский Н. А. Щелочестой-
кие бетоны и защитные мастики. М., Стройиздат, 1967,
126 стр.
25.	Руководство по защите железобетона от нефтепро-
дуктов. М., 1983
26.	Васильев И. Н. Влияние нефтепродуктов на сцеп-
ление бетона с арматурой. Ж. Бетон и железобетон, № 10,
1981, 27—28 стр.
27.	Corrosion of reinforcement in Concrete Scl 1991,
s. 39—58
28.	Казанский В. M., Новоминский В. А, Морозостой-
кость строительных материалов при разных температурах
замораживания. Ж. «Строительные материалы», № 9, 1988,
22—24 стр.
29.	Иванов Ф. М., Матвеева О. Е. Бетоны для свайных
фундаментов в районах вечной мерзлоты. Ж. Бетон и желе-
зобетон, № 8, 1969, 11—12 стр.
30.	Миронов С. А., Иванова О. С., Журавлева Л. Е.
Стойкость бетона при циклических колебаниях низких тем-
ператур. Ж. Бетон и железобетон, № 3, 1982, 42—43 стр.
31.	Бетонные и железобетонные конструкции. СНиП
2.03.01-84
32.	Гузеев Е. А. Основы расчета и проектирования же-
лезобетонных конструкций повышенной стойкости в корро-
зионных средах. Диссертация на соискание степени д. т. н.
М., 1981.
44
ГЛАВА 3
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ И ХИМИЧЕСКОЙ стойкости
3.1. УМЕНЬШЕНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЙ
АГРЕССИВНЫХ СРЕД.
При рассмотрении производств с агрессивными
средами у проектировщиков нередко основное внима-
ние уделяется вопросам выбора защитных покрытий,
изолирующих строительные конструкции от контакта
со средой (жидкой, газовой или твердой).
Система защиты действительно эффективна, но
при условиях, когда покрытие обладает химической
стойкостью и непроницаемостью в течение того же
срока, что и защищаемая конструкция. В то же время
большинство покрытий требуют периодического во-
зобновления уже через 5—7 лет, поэтому после «от-
каза» антикоррозионной защиты срок службы кон-
струкции определяется лишь ее прочностным запа-
сом.
Учитывая это в нормативах по проектированию
машиностроительного оборудования (емкостей, труб,
котельных агрегатов), при расчете конструкций тол-
щина металла принимается в агрессивных средах нес-
колько большей (при сохранении обязательных тре-
бований по защите). [1] [45]
Строительные нормативы такой регламентации
не имеют, и толщины конструкций рассчитываются
только в зависимости от действующей механической
нагрузки без учета коррозионного износа [2].
Поэтому задачей проектирования является раз-
работка не только методов защиты (хотя это требова-
ние также обязательно), но и создание условий, при
которых скорость коррозии будет сведена к миниму-
му. Решить ее возможно на том этапе, когда только
начинается разработка технологической схемы и вы-
бор объемно-планировочных параметров зданий и со-
оружений, а также типоразмеров строительных кон-
струкций.
Основные принципы снижения агрессивности
среды, согласно [3], сформулированы следующим об-
разом: «разработка генеральных планов предприятий,
объемно-планировочных и конструктивных решений с
учетом розы ветров и направленности потока грунто-
вых вод; проектирование технологического оборудо-
вания с максимально возможной герметизацией и
обеспечение эффективной работы общеобменной и
местной вентиляции.»
Когда защиту от коррозии начинают разрабаты-
вать на стадии рабочей документации, большинство
из указанных выше предложений уже нельзя реали-
зовать, или же нужна коренная переделка проекта.
Между тем, снижение агрессивных воздействий
может дать более значительный эффект, чем самое
совершенное защитное покрытие.
Рассмотрим более подробно некоторые из спосо-
бов, позволяющих увеличить срок службы основных
фондов в агрессивных средах, не забывая, что ре-
ализованы они могут быть лишь при условии, что
специалисты, разрабатывающие архитектурно-строи-
тельный, технологический разделы, генеральные пла-
ны, транспорт, санитарно-техническую часть не будут
игнорировать вопросы защиты от коррозии с началь-
ных этапов проектирования.
Генеральные планы промышленных предприя-
тий разрабатываются с целью наиболее рациональ-
ного размещения зданий, сооружений, коммуникаций,
дорог, инженерных сетей и обеспечения благоустрой-
ства территории. Обычно принимается квартальная
застройка, когда сблокированные предприятия раз-
делены проездами и магистралями. Размеры квар-
талов зависят от характера производства.
Группировка зданий и сооружений на генераль-
ных планах осуществляется с учетом технологических
признаков и включает как правило производствен-
ную, подсобную и складскую зоны. Между этими зо-
нами осуществляется система транспортировки мате-
риалов и продуктов, в том числе содержащих агрес-
сивные газы, жидкости, твердые соли. Она может
быть надземная, подземная или смешанная (эстака-
ды, каналы, трубопроводы в т. ч. транспорт и т. д.).
Поэтому с точки зрения вопросов защиты от коррозии
при разработке генеральных планов важно решить
следующие задачи: а) сокращение путей транспор-
тировки агрессивных и токсичных сред; б) расположе-
ние зданий и сооружений с учетом минимального
влияния на них объектов, являющихся источниками
агрессивных сред или высокой влажности воздуха.
Так как при любой транспортировке возможны
потери агрессивных продуктов, система канализации
кислых, щелочных и токсичных сред должна иметь
минимальную протяженность с тем чтобы процессы
нейтрализации и обезвреживания осуществлялись в
тех зонах, где образуются эти продукты. Например,
очистка кислых стоков может быть не за сотни метров
от производства, а приближена к цеху. Удачным ре-
шением является установка систем нейтрализации в
самом производственном помещении. Для уменьше-
ния протяженностей коммуникаций с этой же целью
используется блокирование цехов с агрессивными
средами в одном здании. При этом уменьшается пери-
метр наружных стен и покрытий, т. е. тех элементов,
которые при наличии агрессивных сред эксплуатиру-
ются в наиболее тяжелых условиях. Выгодно отлича-
ется блокировка и по общестроительным показате-
лям (коэффициент застройки и др.).
Эффективность таких решений должна подтвер-
ждаться технико-экономическим расчетом.
Особое внимание на генеральных планах должно
быть уделено складам кислот и щелочей, раствори-
телей, токсичных продуктов, разгрузочным эстака-
дам, особенно железнодорожным. При отсутствии
вертикальной планировки и защиты атмосферные
осадки (попадая на площадки с такими продуктами)
могут проникать в грунты или вместе с дождевыми
45
стоками в обычную ливневую канализацию, которая
не предусматривает какой-либо защиты от коррозии.
Поэтому, если нет возможности разместить склады,
сливно-наливные эстакады в здании или под навесом,
атмосферные осадки с таких площадок должны на-
правляться на нейтрализацию и очистку, также как
поступают с проливами на полы.
Это касается также всех зон, где агрессивные
продукты подвергаются воздействию атмосферных
осадков и могут бесконтрольно распространяться по
площадке (склады сыпучих, полы под открытыми эта-
жерками, участки под эстакадами с агрессивными
жидкими продуктами).
Здания и сооружения, выделяющие в атмосферу
газы, пыль, аэрозоль, влагу, являют'ся источниками
повышенной опасности для ближайших к ним стро-
ительных конструкций. На практике, к сожалению, это
учитывают довольно редко, т. к. разработка защиты
осуществляется чаще всего не комплексно, а выбо-
рочно под конкретное производство — без учета со-
седних зданий.
Попадая в наружную атмосферу из вытяжных
систем вентиляции, открытых проемов твердые жид-
кие и газообразные среды распространяются вместе с
потоками воздуха. Последние, в свою очередь, зави-
сят от направления и скорости ветра, наличия по пути
распространения зданий различной высоты (экранов)
и характера выделяющихся вредностей (их дисперс-
ности, концентрации, способности взаимодействовать
с влагой и другими компонентами воздуха).
Направления ветра наносят на генеральный план
в виде так называемой «розы ветров» — схемы, пока-
зывающей преобладающее направление ветра в дан-
ном районе.
Здания и сооружения, попадающие в розу ветров
с подветренной стороны, оказываются в зоне повы-
шенной коррозионной опасности, что следует учиты-
вать при защите наружных стен, кровельных покры-
тий и всех открытых конструкций. Поэтому на гене-
ральном плане источники агрессивных сред следует
размещать таким образом, чтобы в зоне розы ветров
за ними не было строений, а когда это требование
невыполнимо—-обеспечивать их защиту от атмосфер-
ных воздействий с учетом влияния выделяющихся
вредностей. Сказанное в полной мере относится и к
выбору пород зеленых насаждений, если они имеются
на площадке, (рис, 3.1)
Определенную опасность представляют сооруже-
ния, выделяющие при эксплуатации в атмосферу боль-
шое количество влаги (сушильные башни, бассейны с
горячей водой, градирни, оросительные системы и т. д.).
Наиболее типичными являются градирни, имеющиеся
на большинстве промышленных предприятий.
Их влияние на окружающие конструкции настоль-
ко велико, что, например, в северных районах страны
стены из ячеистых бетонов в расположенных по бли-
зости зданиях, уже через несколько лет начинают
интенсивно разрушаться. Кроме того в результате
увлажнения наружных стен снижаются теплотехни-
ческие показатели.
Недоучет этих явлений особенно опасен для тех
предприятий, где получают, перерабатывают или хра-
нят агрессивные твердые, жидкие или газообразные
продукты.
Например, вокруг цехов получения серной кисло-
ты битумные кровельные покрытия разрушаются уже
через 1—-3 года. Пыль от складов хлористого калия и
хлористого натрия, оседающая на металле и железо-
46
бетоне в атмосферных условиях является сильно аг-
рессивной и в десятки раз ускоряет коррозию стали.
Известен ущерб от щелочных твердых сред, выделя-
емых цехами глинозема и оседающих на покрытиях.
Внутри зданий и сооружений снижение степени
агрессивности в первую очередь связано с уменьше-
нием воздействия фазовой влаги и жидких сред.
Исключение из производств мокрых процессов,
гидросмыва, уменьшение объема канализационных
стоков не только может улучшить санитарно-гигиени-
ческие условия, но на порядок снизить скорость кор-
розии и дать значительный экономический эффект за
счет повышения сроков службы строительных эле-
ментов.
Для производств, где по технологическим требо-
ваниям нельзя уменьшить высокую влажность воз-
духа, рекомендуются другие решения: подвесные по-
толки, специальные конструкции стен, включение на-
ружных конструкций во внутренние объемы здания
и др. (рис. 3.2)
В таких помещениях можно также создавать раз-
ряжение и использовать тройное остекление.
Следует учитывать, что та экономия, которая по-
лучается в технико-экономических расчетах от ис-
пользования открытых зданий, этажерок (по сравне-
нию с закрытыми зданиями и навесами) рассчитыва-
ется, как правило, без учета потерь от агрессивных
сред и снижения сроков службы. Такие расчеты сле-
дует рассматривать с приведенными затратами, свя-
занными с ремонтом и восстановлением зданий при
эксплуатации. Поэтому часто экономически выгоднее
делать отапливаемые здания, навесы, стены и заве-
домо несколько увеличивать первоначальную стои-
мость, но получить эффект от снижения степени аг-
рессивного воздействия среды. Разумеется, должна
быть учтена климатология; например, в районах с
сухим и жарким климатом такие решения не могут
быть столь эффективны, как в северных районах.
Как мы уже отмечали выше, одна и та же среда
по-разному взаимодействует со строительными мате-
риалами. Поэтому коррозионные потери и снижение
несущей способности во времени зависят от выбран-
ных строительных материалов и конструктивных ре-
шений элементов зданий и сооружений.
3.2. ПЕРВИЧНАЯ ЗАЩИТА
Последние годы у специалистов, занимающихся
вопросами защиты строительных конструкций, широ-
кое распространение получили такие термины, как
«первичная» и «вторичная» защита. При всей условно-
сти подобного деления его рациональная суть в том,
что мероприятия по обеспечению долговечности и
химической стойкости необходимо начинать не с вы-
бора защитных покрытий (лако-красочных, мастич-
ных, футеровочных и т. д.), а в первую очередь с
разработки такой конструкции, которая обладала бы
высокой долговечностью и надежностью. Оптималь-
ный вариант первичной защиты — конструкция, вы-
полненная целиком из химически стойких материалов
(нержавеющие стали, слоистые пластики, полимербе-
тоны и т. д.). При этом возможность первичной защиты
для стальных и железобетонных конструкций значи-
тельно отличается.
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ.
Металлические конструкции из низкоуглеродис-
той* стали не применяются в агрессивных средах
без защитных покрытий.
Повышение срока службы за счет выбора марок
сталей может дать определенный эффект в условиях
атмосферной коррозии и только при слабой степени
агрессивных воздействий. С этой целью используют
стали типа 10ХСНД, 1б'СНД и др. Они имеют повышен-
ную коррозионную стойкость и в открытой атмосфере
могут применяться без специальной защиты. В других
условиях, например в средне и сильно агрессивной
120. So
I2o.4o
Рис. 3.1.	I
Фрагмент-схема генерального плана промышленного предприятия.
Заштрихованы здания и сооружения, являющиеся источниками агрессивных сред.
среде и внутри цехов, т. е. когда отсутствуют условия
для образования защитной пленки, эти стали не об-
ладают преимуществом перед обычными. Длитель-
ность формирования защитной пленки составляет
1,5—3 года, причем при наличии сернистого газа не-
больших концентраций, процесс образования пленки
ускоряется. (См. гл. 2)
Таким, образом, для сталей выбор материала мо-
жет дать эффект лишь в условиях слабой степени
агрессивного воздействия среды.
Значительно эффективнее при проектировании
металлических конструкций использовать принципы
концентрации материала, изменения сечения и фор-
мы.
Концентрация материала состоит в применении
сечений, имеющих возможно меньшую поверхность,
контактирующую с агрессивной средой (при прочих
равных условиях). Согласно этому принципу значи-
тельно эффективнее использовать конструкции с ша-
47
A
Примеры уменьшения степени агрессивного воздействия на несущие и ограждающие конструкции.
А) Расположение помещений с агрессивными и влажными средами внутри производства. I — Помещение без агрессивных
сред. !! — Мокрые помещения с агрессивными средами.
Б) Устройство подвесных потолков:
1 — подвесной потолок; 2—приточный воздух; 3) — вытяжная вентиляция.
гом 12 м, вместо 6 м, двутавры с утолщенными пол-
ками и стенками, увеличенные пролеты ферм и ба-
лок.
Так как коррозия протекает по поверхности, то
относительная площадь поражения уменьшается с
увеличением площади сечения. В свою очередь, пло-
щадь сечений возрастает с увеличением размеров
конструкций.
На рис. 3.3 показано, как изменяется относитель-
ная потеря сечения металла, в зависимости от его
поперечного сечения.
Для сплошностенных конструкций, например ко-
лонны, только путем увеличения сечения можно
уменьшить коррозионный износ в 1,5—2 раза, без
каких-либо изменений параметров агрессивности сре-
ды. Принцип концентрации материала и изменения
формы может дать особенно значительный эффект в
наиболее распространенных элементах зданий: фер-
мах, балках, колоннах. (Рис. 3.4) Проектировщики час-
то недооценивают первичную защиту. Например не-
желание изменить типовые серии ферм, приводит к
тому, что их используют даже в средне и сильно
агрессивных средах. Сечения таких ферм выполнены
в виде спаренных уголков, между которыми имеется
зазор всего 8—10 мм. При незначительной величине
зазора невозможно осуществить защиту и тем более
возобновить покрытие, поэтому более 20% поверх-
ностей не контролируются.
Образующиеся в процессе коррозии продукты за-
полняют пространство между уголками. Так как объ-
ем ржавчины значительно больше основного металла
возникает давление, величина которого настолько ве-
лика что порой происходит разрыв металла по свар-
ным швам.
В качестве примера можно сравнить потери от
коррозии в фермах, имеющих два различных сечения:
спаренные уголки и тавры при одинаковых площадях
сечения. Контактирующая с агрессивной средой по-
верхность в случае тавра почти на 25% меньше, чем у
сечения из спаренных уголков. Соответственно увели-
чивается площадь требующая защиты и расход мате-
риалов. При этом пространство между уголками не
ремонтнопригодно. Поэтому использование спарен-
Гпуоина коррозии, МКМ
Рис. 3.3.
Уменьшение площади сечения различных
равнопрочных элементов в зависимости от
величины коррозионного повреждения:
а) 1 —тонколистовая сталь (толщина 1 мм);
2—труба с толщиной стенки 2 мм;
3 — равнобокий уголок.
48
Пролет, м
Рис. 3.4.
Зависимость долговечности ферм из труб и спарен-
ных уголков от величины пролета и шага при скоро-
сти коррозии 0,005 мм/год [41]
ных уголков в элементах конструкций с высокой сте-
пенью агрессивности резко сокращает срок службы
зданий.
Степень влияния конструктивной формы оценива-
ется коэффициентом Ki представляющим отношение
износа (потеря массы, глубины проникания) элемента
любого сечения к эталонному, в качестве которого
принята труба.
Существует также коэффициент^ положения эле-
мента в пространстве К2— отношение износа сече-
ния, расположенного под определенным углом к гори-
зонтальному. (табл. 3.1)
Не всегда приведенные данные точно совпадают
с результатами натуральных замеров. Например,
пыль при скапливании на горизонтальных поверхнос-
тях, может ускорить коррозионный процесс и в то же
время уменьшить проникание газообразных продук-
тов, выполняя защитную функцию.
Поэтому коэффициенты Ki и К2 могут исполь-
Таблица 3.1
КОЭФФИЦИЕНТ ВЛИЯНИЯ ТИПА СЕЧЕНИЯ
И УГЛА НАКЛОНА К ГОРИЗОНТАЛИ
НА СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
Тли сечения	Коэффициент влияния типа сечения Ki	Коэффициент влияния угла наклона К2 град.		
		0	45	90
Трубы	1,0	1	0,6	0,4
Замкнутое коробча- тое сечение	1,1	1	0,6	0,4
Листо, одиночный про- кат	1,4	1	0,7	0,5
Составной профиль, спаренные уголки	2,0	7	0,8	0,6
зоваться лишь как ориентировочные при опреде-
лении коррозионной стойкости элементов. Как мы
видим, для одной конструкции, выполненной из раз-
личных сечений, элементы расположенных под углом
к горизонтальной поверхности отличаются по стойкос-
ти в 2—2,5 раза.
Считается, что хорошими параметрами обладают
конструкции, имеющие близкие или отличающиеся не
более чем в 1,5 раза показатели коррозионной стой-
кости, т. к. при этом потери от уменьшения сечения
элементов и снижения их несущей способности будут
более равномерными.
БЕТОН И ЖЕЛЕЗОБЕТОН.
В отличие от металлоконструкций, для которых
состав обычной низкоуглеродистой стали незначи-
тельно влияет на скорость коррозии, свойства бето-
нов, имеющих даже одинаковую марку по прочности в
условиях агрессивных сред, могут отличаться на поря-
док. Это позволяет более широко использовать мето-
ды повышения долговечности конструкций без приме-
нения какой-либо дополнительной обработки поверх-
ности и изоляции от контакта со средой.
Наиболее важным из этих методов является по-
вышение плотности бетона. В табл. 3.2 приведены
данные, показывающие насколько изменяется корро-
зионная стойкость бетона только за счет увеличения
его плотности. Например, при содержании хлоридов и
сульфатов в условиях испаряющейся поверхности их
предельное содержание может возрастать более чем
в три раза, при увеличении водонепроницаемости с
W4 до W8.
Методы, с помощью которых возможно повысить
плотность бетона, приведены в многочисленных нор-
мативных документах и технической литературе (4,42)
и включают: гранулометрический подбор заполните-
лей и свяжущих; минимальный расход воды при со-
хранении удобоукладываемости смеси; введение до-
бавок; соблюдение технологии укладки, выбор режи-
ма твердения и т. д. Особая роль отводится исполь-
зованию добавок. Получение бетонов с требуемыми
показателями водонепроницаемости, химической
стойкости и морозостойкости в настоящее время уже
практически невозможно без применения различного
Таблица 3.2
КОЭФФИЦИЕНТ ВЛИЯНИЯ ПЛОТНОСТИ БЕТОНА
НА ЕГО КОРРОЗИОННУЮ СТОЙКОСТЬ
	Марка по водонепроницаемости		
	W=4	W=6	W=8
Водородный показатель PH*	1,0	1,3	1,5
Содержание сульфатов SO^	1,0	1,3	1,8
Содержание аммонийных солей NHi.	1,0	2,1	3,0
Содержание едких щелочей в пересчете на ионы Na+ и К+	1,0	1,3	1,6
Суммарное содержание хлори- дов, сульфатов и др., при нали- чии испаряющейся поверхности	1,0	2,3	3,6
Содержание магнезиальных со- лей в пересчете на ион Mg2+	1,0	1,6	2,2
Примечание: * при слабой степени агрессивного
воздействия.
4 А-289.
49
Таблица 3.3
рода уплотняющих, пластифицирующих, ингибирую-
щих, воздухововлекающих и комбинированных доба-
вок. (табл. 3.3)
Вид цемента. Основным вяжущим для конструк-
ций промышленных зданий является портландцемент.
В конструкциях редко используются другие виды
цементов, т. к. выпускаются они в ограниченном объ-
еме. Недостаточная информация о них и у проек-
тировщиков.
В то же время, для жидких агрессивных сред,
содержащих например сульфаты, применение сульф-
атостойких цементов позволяет значительно повы-
сить химическую стойкость без выполнения какой-
либо вторичной защиты, (табл. 3.4)
Промежуточное положение по химической стой-
кости между портландцементом и сульфатостойким
портландцементом занимают цементы, которые по су-
ществующему ГОСТ 10178—76 относятся к обычным,
но имеют отличие в химическом составе.
Если содержание С3А в обычном портландцемен-
те не превышает 65%, С3А менее 7%, а суммарное
содержание С3А + С4А не более 22%, то такое вяжу-
щее обладает повышенной химичесой стойкостью в
сульфатных водах или технологических растворах с
сульфатами. Для использования этого вида первичной
защиты надо знать химический состав портландце-
мента, поступающего на объект, так как он может
значительно отличаться табл. 3.5.
Выбор марок арматурных сталей. Для обычных
(не преднапряженных конструкций) тип арматурной
стали незначительно влияет на долговечность кон-
струкции. При наличии предварительного напряжения
снижение коррозионной опасности может быть до-
стигнуто путем рационального подбора вида армиро-
вания и типа сталей. В первую очередь необходимо
ограничить применение сталей склонных к коррозион-
ному растрескиванию, (рис. 3.5)
Обеспечение сохранности арматуры путем огра-
ничения ширины раскрытия трещин и особенно фик-
сированного защитного слоя бетона является обяза-
тельным условием, так как установлено, что продол-
жительность карбонизации бетона пропорциональна
квадрату толщины защитного действия. Увеличив за-
щитный слой с 10 до 20 мм можно в четыре раза
повысить коррозионный запас.
ДОБАВКИ, РЕКОМЕНДУЕМЫЕ В БЕТОН
		Количество
		в расчете
Вид	Наименование	на сухое
добавки	добавок	вещество от массы цемента, %
Уплотняющие		Битумная эмульсия (эльмубит) Сульфат аммония Сульфат железа Нитрат железа Полиамидная смола С-89 Диэтилепгликолевая смола	5—10 1,5—3,0 1,5—3,0 1,5—3,0 0,6—1,5 1—1,5
ВоздухоЕ кающая	овле-	Смола древесная омыленная (СДО) Сульфанол Смола нейтрализованная возду- хововлекающая СНВ	0,005—0,035 0,005—0,035 0,005—0,035
Гидрофо рующая хововлек	)ИЗИ- возду- ^ющие	Этилсиликонат натрия (ГКЖ-10) Метилсиликонат натрия (ГКЖ-11) Мылонафт	0,05—0,2 0,05—0,2 0,05—0,2
Пластифицирую- щие		Лигносульфонат технический Водорастворимый	препарат ВРП-1 Водорастворимый препарат С-1	0,16—0,5 0,005—0,03 0,005—0,03
Суперпластифи- каторы		Разжижитель С-3 Дофен Разжижитель СМФ НК НС 40-03	0,3—1,0 0,5—1,0 0,3—1,0 0,2—1,0
Ингибиторы' коррозии арматуры		Нитрит натрия Бихромат натрия Нитрит—нитрат кальция Каталин—	2—3 0,5 2—3 0,025—0,15
Конструктивные мероприятия играют важную
роль в повышении стойкости бетона, хотя применяют-
ся они в проектировании довольно редко. В значи-
тельной степени это объясняется использованием в
проектах типовых сборных железобетонных конструк-
ций.
Методы первичной защиты путем изменения фор-
мы и типа армирования более эффективно в монолит-
ных конструкциях.
Таблица 3.4
ПОКАЗАТЕЛИ АГРЕССИВНОСТЬ СУЛЬФАТНОЙ Е ПРИ СОДЕРЖАНИИ ИОНОВ НСОз ДО		ОДЫ-СРЕДЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТИПА ЦЕМЕНТА 3 МГ —ЭКВ/Л ДЛЯ БЕТОНОВ МАРКИ W-4	
Содержание сульфатов в пересчете на SO4 мг/л	Портландцемент	Портландцемент с содержа- нием в клинкере C3S<65% СзА <7% I	C3A + C4AF<22%	Сульфатостойкие цементы
до 250	Не агрессивная	Не агрессивная	Не агрессивная
250—500	Слабо агрессивная	Не агрессивная	Не агрессивная
500—1000	Средне агрессивная	Не агрессивная	Не агрессивная
1000—1500	Сильно агрессивная	Не агрессивная	Не агрессивная
1500—3000		 » 		Слабо агрессивная	Не агрессивная
3000—4000		 » 		Средне агрессивная	Слабо агрессивная
4000—6000		 » 		Сильно агрессивная	Слабо агрессивная
6000—8000		 » 			 » 		Средне агрессивная
свыше 8000	—-— » 			 » 		Сильно агрессивная
50
Таблица 3.5
1
МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛИНКЕРА
НЕКОТОРЫХ ЦЕМЕНТНЫХ ЗАВОДОВ
Заводы	Минералогический состав в %			
	C3S	C2S	СзА	C4AF
1	2	3	4	5
Волховский	56	24	4	15
Воскресенский	56	15	8	16
Шуровский	54	20	6	16
Подольский	46	28	4	12
Косогорский	42	33	12	10
Алексеевский	63	17	3	14
Белгородский	62	17	4	14
Стерлитамакский	57	18	7	14
Куйбышевский	52	22	4—5	16
Н. Тагильский	54	20	6	17
Магнитогорский	54	18	9	15
Н. Троицкий	51	22	7	16
Красноярский	50	24	8	15
Норильский	53	20	11	11
Так же, как и в металлических конструкциях, за
счет изменения формы, возможно уменьшить пло-
щадь контакта со средой, (рис, 3,6)
В железобетоне потери от коррозии учитываются
не только по уменьшению сечения, но и по сохраннос-
ти арматуры, поэтому показатель коррозионной стой-
кости железобетона складывается из следующих па-
раметров:
Рис. 3.5.
Сравнительная стойкость основных видов высо-
копрочной стержневой арматуры к коррозионно-
му растрескиванию [42]
Рис. 3.6.
Сборные железобетонные конструкции покрытий (пролет
18 м) с различной площадью контакта с агрессивной сре-
дой:
1 — балка;
2—безраскосная ферма;
3—сегментная раскосная ферма.
—	сохранение защитных свойств бетона защит-
ного слоя по отношению к арматуре;
—	отсутствие опасных для арматуры трещин в
бетоне;
—	сохранение сечения, обеспечивающего проч-
ностные свойства конструкции.
Влияние напряженного состояния при действии
агрессивных сред в достаточной мере пока не учиты-
вается при расчете конструкций. Объясняется это, как
разнообразием различных воздействий, так и сложно-
стью в прогнозировании снижения прочности кон-
струкций в зависимости от вида механических воздей-
ствий (сжатие, растяжение, изгиб), а также особен-
ностей приложения нагрузки (длительная, кратковре-
менная).
Более четко условия эксплуатации учитываются
применительно к конструкциям, подвергающимся за-
мораживанию и оттаиванию во влажном состоянии
путем введения коэффициента условий работ—уЬ-
Кроме этого могут использоваться и другие мно-
гочисленные коэффициенты условий работ (от уы до
?bi2)> учитывающие нарастание прочности бетона во
времени, снижение прочности в зависимости от тех-
нологии укладки смеси, снижение прочности бетонов
в случае их нагрева выше 50° С за счет солнечной
радиации (климатический район IVА) и др.
4’
51
При определении расчетных сопротивлений же-
лезобетонных и бетонных конструкций, подвергаю-
щихся попеременному замораживанию и оттаиванию,
начальный модуль упругости бетона умножается на
понижающий коэффициент (табл. 2.11).
При расчетной температуре ниже —40° С измене-
ния условий работы путем перевода конструкций из
водонасыщенной зоны в зону эпизодических увлаж-
нений можно на 15—30% повысить значения расчет-
ных сопротивлений материала конструкций. [7]
БЕТОНЫ С ПОВЫШЕННЫМИ
ЗАЩИТНЫМИ СВОЙСТВАМИ.
Наиболее эффективно можно обеспечивать дол-
говечность железобетонных конструкций путем раз-
работки мероприятий, позволяющих их использовать
без дополнительной защиты.
С этой целью повышают плотность, выбирают
различные типы цементов, используют добавки (моди-
фицируют бетоны), что значительно расширяет об-
ласть применения конструкций в агрессивных средах.
[54] Что касается добавок, то если их количество не
превышает 1—2% от массы цемента, то бетон счита-
ется цементным.
При содержании добавок 7—15% физико-механи-
ческие свойства бетонов и растворов значительно
отличаются. Такой материал называют полимерце-
ментным бетоном (или раствором).
В качестве добавок используют водорастворимые
полимеры, поливинилацетатную эмульсию, эпоксид-
ные смолы, латексы, порошковые краски. В капиталь-
ном строительстве полимерцементные бетоны ввиду
высокой стоимости используют редко. Более широко
применяют полимерцементные растворы — в основ-
ном для монолитных покрытий полов, а также при
ремонтах и реконструкции. Особенно эффективно ис-
пользовать этот материал для восстановления защит-
ных слоев арматуры.
Химическая стойкость поДимеррастворов зависит
от вида полимера или эмульсии. Например, широко
используемая добавка ПВА улучшает адгезию и
структуру растворов. Полимерцементные бетоны и
растворы с эпоксидными и другими добавками имеют
лучшую химическую стойкость и широко используют-
ся за рубежом для ремонтных работ.
При тщательном подборе составов, ввиду высо-
кой плотности, полимерцементные растворы могут ис-
пользоваться, даже, вместо рулонной гидроизоляции
в полах, (табл. 3.6)
Таблица 3.6
СОСТАВЫ ПОЛИМЕРЦЕМЕНТНЫХ РАСТВОРОВ
Наименование составляющих	Единица измере- ния	Состав 1	Состав 2	Состав 3
Портланд цемент М 400—500	кг	540-600	540-600	600
Строительный песок Мкр 2-25	кг	1200-1240	1200-1250	1200
Вода	л	230-240	235-245	180-190
Латекс стабилизированный СКС-65	кг	 7-8	—	—
Добавки ГКЖ-10 или ГКЖ-11	кг	—	2-3	—
Жидкое стекло натриевое у = 1,42'	кг	—	—	12
Раствор СРВ р = 0,9	кг	—	—	12
ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ БЕТОНЫ.	':
Кислотоупорный бетон — получают путем пере-
мешивания связующего (жидкого стекла) с инертными
(песок, щебень, наполнитель). Процесс отверждения
в таких бетонах осуществляется путем введения кре-
мнефтористого натрия. Жидкие стекло и кремнефто-
ристый натрий выполняют ту же функцию, что и це-
мент в строительных бетонах.
Материалы на основе жидкого стекла (как про-
слойка для штучных изделий) уже многие годы явля-
ются основными при защите от крепких кислот, в том
числе окисляющих. Что касается конструкционных бе-
тонов, то первый опыт строительства резервуаров,
травильных ванн, абсорбционных башен был осущест-
влен еще в начале 40-ых годов, когда кислотоупорный
бетон был применен вместо металлических емкостей
со свинцовой облицовкой. В те же годы появились и
первые теоретические работы по кислотоупорным бе-
тонам [9].
Основой кислотоупорных бетонов является жид-
кое стекло — водный раствор силикатов натрия или
калия (натриевое и калиевое). Широко используемое
натриевое жидкое стекло получают путем сплавления
безводной соды с кремнеземом в тонкодисперсном
состоянии (сухой способ) или растворением кремне-
зема в растворе едкого натра (мокрый способ).
Сырьем для получения жидкого стекла служат
(как и для обычного стекла) чистые кварцевые пески,
содержащие почти на 99% кварц SiO2. Так как в
песках имеются примеси типа СаО, Fe2O3, А12О3 и др.
для улучшения качества их дополнительно обогаща-
ют.
Кроме кварцевых песков для приготовления жид-
кого стекла используют аморфный кремнезем, кото-
рый в природе встречается в виде трепела, диатоми-
та, инфузорита. Содержание SiO2 в кремнеземе мо-
жет достигать 94—95%. Благодаря высокой дисперс-
ности он легко реагирует с расплавленной содой и
едкими щелочами. Кремнезем применяют в основном
при получении стекла по мокрому методу.
В качестве щелочей для получения стекла ис-
пользуется сода, паташ, сульфат натрия, едкий нат-
рий или едкий калий.
Кальцинированная сода Na2SO3 наиболее широко
используется для получения жидкого стекла. При тем-
пературе около 850° С сода плавится, превращается в
подвижную жидкость и активно реагирует с кремне-
земом с образованием щелочных силикатов.
Процесс производства растворимого стекла при
сухом способе основан на взаимодействии при высо-
ких температурах содо-щелочных карбонатов с крем-
неземом с последующим охлаждением до стеклооб-
разного состояния. Плавка осуществляется в печах
(так же как и обыкновенного стекла) при температуре
1200—1500° С.. Полученный после варки и охлаждения
продукт называется силикат-глыбой. Некоторые заво-
ды могут выпускать силикат-глыбу в виде гранул или
порошка. Силикат-глыба (безводный твердый про-
дукт) является полуфабрикатом.
Получить раствор из силикат-глыбы можно путем
ее растворения в воде при повышенной температуре
и давлении. Для этой цели используются специальные
автоклавы и печи.
В процессе плавления натриевых стекол образу-
ются метасиликат натрия:
Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 4- СО2
2NaOH + SiO2 = Na2SiO3 + H2O
52
Na2SiO3 после охлаждения переходит в твердое сос-
тояние.
Кроме метасиликата в жидком стекле имеется
ортосиликат (2Na2SiO2) и дисиликат натрия (Na2Si2O5).
В общем виде формула натриевого жидкого стекла
условно выглядит как Na2O-nSiO2. Величина п — от-
ношение числа молей SiO2 к числу молей Na2O (или
К2О) называется модулем растворимого стекла. Ве-
личина модуля для применяемых кислотоупорных бе-
тонов и замазок колеблется в пределах 2,8—3,0.
Жидкое стекло способно разлагаться при дейст-
вии даже углекислоты воздуха, однако процесс этот в
массиве бетона (куда доступ воздуха ограничен) прак-
тически затормаживается. Поэтому дополнительно
вводятся инициатор твердения — тонкомолотый кри-
сталлический порошок кремнефтористого натрия
(Na2SiF6).
Процессы, протекающие при твердении кислото-
упорных бетонов заключаются во взаимодействии
жидкого стекла с кремнефтористым натрием и выде-
ления геля кремниевой кислоты, обладающего вяжу-
щими свойствами. Затем в результате дегидратации
Si(OH)2 в SiO2 и удаления выделяющейся воды полу-
чается твердая масса, обладающая высокой прочнос-
тью.
Как и для цементных бетонов избыток воды для
жидкого стекла оказывает отрицательное влияние на
свойства кислотоупорных бетонов. В свою очередь
недостаточное количество воды делает смесь трудно-
укладываемой, поэтому для бетонов важен подбор
составов, обладающих соответствующим модулем
(2,8—3,0) и плотностью 1,36—1,41 г/см3. Эти два пока-
зателя являются основными.
В кислотоупорных бетонах кроме заполнителей
(песок, щебень) используются микрозаполнители (на-
полнители) в виде диабазовой, андезитовой или квар-
цевой муки с кислотостойкостью не ниже 95% и оп-
ределенной тонкостью помола.
Качество кислотоупорного бетона во многом за-
висит от чистоты заполнителей так как даже незначи-
тельное содержание не кислотостойких составляю-
щих снижает их химическую стойкость особенно в
условиях действия сильно концентрированных кислот.
Бетон на жидком стекле обладает высокой меха-
нической прочностью (до 15—40 МПА). Что каса-
ется стойкости в кислых средах, то она возрастает с
повышением концентрации кислот. Не пригоден кис-
лотоупорный бетон при действии щелочей, плавико-
вой и кремнефтористоводородной кислот. В воде, осо-
бенно горячей, бетон разрушается.
Ввиду высокой пористости (гель кремневой кис-
лоты теряет до 60—70% воды и значительно уменьша-
ется в объеме) бетоны проницаемы для кислот, осо-
бенно разбавленных.
При небольшой величине защитного слоя воз-
можна коррозия арматуры, поэтому, как правило, из-
делия из обычного кислотоупорного бетона не ар-
мируют и используют в сооружениях и элементах
оборудования (арки, опоры, стойки), работающих на
сжатие (рис. 3.7)
Полимерсиликатбетон— это кислотоупорный бе-
тон, модифицированный добавками (главным обра-
зом полимерными).
Применение добавок и подбор составов позволя-
ет значительно улучшить свойства бетона: плотность,
прочность, водостойкость и морозостойкость. Благо-
даря этому при повышенной величине защитного слоя
(30—45 мм) успешно эксплуатируются армированные
конструкции и сооружения: ванны, резервуары, газо-
ходы, опоры под оборудование. Наиболее распро-
страненной добавкой является фуриловый спирт. При-
меняют также: сульфанол, ХСПЭ, ГКЖ-10, парафины
и др., количество которых не превышает 1—3% от
массы жидкого стекла. (Таб. 3.7).
Введение фурилового спирта в полимерсиликат-
бетоны способствует уменьшению крупных пор, а на-
личие полярных групп вызывает их ориентированную
сорбцию на частицах геля, вызывая эффект «защит-
ного» действия. В свою очередь диффузия кислот
вызывает «осмоление» полимера и способствует ко-
льматации пор.
Поэтому за несколько лет эксплуатации в среде
10—15% серной кислоты в травильных ваннах кисло-
та проникает в полимерсиликат бетон всего на 5—
7 мм.
Процесс проникания растворов кислот в кислото-
упорные бетоны носит затухающий во времени харак-
Таблица 3.7
СОСТАВЬ! ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИХ БЕТОНОВ НА ЖИДКОМ НАТРИЕВОМ СТЕКЛЕ, КГ/М3
Наименование материала	Кислотоупорный перлитобетон		Полимерсиликатбетон			
	Состав 1	Состав 2	Состав 1	Состав 2	Состав 2	Состав 3
Щебень кислотостойкий	1030	1145	792—836	1152—1200	800	1200
Песок кварцевый	520	560	594—638	528—575	600	480
Мука кварцевая	300	—	385—407	348—372	400	460
Жидкое стекло	200	235	297—319	252—276	300	300
Перлит молотый	300	460	—	—	—	—
Кремнефтористый натрий	—	—	53,0	38,0	45	45
Тетрафуриловый эфир ортофосфорной кислоты (ТФС)	—	—	—	—	45	9
Фуриловый спирт	—	—	11,0	8,4	—	—
Каталин	—	—	—	0,7	—	—
Сульфанол	—	—	—	0,5	—	—
ГКЖ-10	—	—	2,2	—	—	0,6
53

0,000
0,000

TT^/ZAV,.
777^77^777
Рис. 3.7.
Область применения конструкций и изделий из химически стойких бетонов:
1—сборные рамы промышленных зданий;
2—рамные опоры под оборудование;
3—эстакады материалопроводов;
4 — резервуары;
5—каналы для трубопроводов;
6—лотки;
7 — колодцы на канализационных сетях;
§ — фундаменты под оборудование;
9—трубы коммунальных коллекторов;
10—плитки для полов;
11 — фундаментные балки.
54
Таблица 3.9
тер. Глубина проникания зависит от вида бетона, его
структуры, уровня напряженного состояния, а также
концентрации раствора кислот.
В отличии от цементных бетонов, где защита ар-
матуры обеспечивается за счет пассивации,' в поли-
мерсиликатбетонах среда слабо щелочная: PH = 8—
10, кроме того возможны отдельные активные зоны
скопления NaF, образующегося между силикатами
натрия и кремнефтористым натрием. Поэтому некото-
рые авторы предлагают использовать в слабых рас-
творах кислот добавки-ингибиторы.
По сравнению с цементными бетонами полимер-
силикатбетон обладает более высокой (в 2,3—2,7 ра-
за) прочностью сцепления с арматурой, а также боль-
шей прочностью на растяжение. Начальный модуль
упругости Ео = 21х10-3 МПА. У цементного бетона —
класса В-25 В-35 ЕО = 27—32,5 х 10“3 МПА.
Полимерсиликат бетон в естественных условиях
набирает прочность довольно медленно, особенно
при повышенной влажности воздуха (отличие от це-
ментных бетонов).
После 30 суток нормального твердения из него
удаляется только 25% «свободной влаги». Поэтому
для конструкций, размер сечения которых больше
15—20 см желательно осуществлять сушку при повы-
шенной температуре (60—80° С) с обязательным от-
водом конденсата. При таком режиме уже через двое
суток конструкции набирают около 80% прочности.
Имеются составы промышленного изготовления,
обладающие повышенной прочностью и ингибирую-
щими свойствами. [10, 11, 12, 15, 27]
Кремнебетон — смесь химически стойких запол-
нителей, наполнителей, размельченной силикат-глы-
бы, подвергнутых термообработке в автоклаве. На-
полнителем служит тонкоизмельченный кварцевый
песок с площадью удельной поверхности
8 = 5000 см7г.
Кварцевый наполнитель в процессе гидротерми-
нал ьной обработки и высокого давления, взаимодей-
ствует со стеклообразным кремнеземом. Аморфный
кремнезем под воздействием температуры и давле-
ния в щелочной среде (щелочи входят в состав сили-
кат-глыбы) стремится перейти в более устойчивую
кристаллическую форму. Происходит эффект кри-
сталлизационного твердения стеклообразного крем-
незема, с образованием искусственного кварцевого
камня, обладающего высокой прочностью и химичес-
кой стойкостью, (табл. 3.8, 3.9)
Таблица 3.8
СОСТАВ КРЕМНЕБЕТОНА КГ/М3
Силикат глыба высокоглиноземистая, фрак-
ция 0,3—1,4 мм	— 320—340
Кварцевый песок (Мкр. = 1,4)	— 250—300
Кварцевый песок молотый (у = 3000—5000 см2/г — 280—300
Щебень кварцевитый, фракции 5—20 мм	— 1400—1450
Вода	— 130—145
Термовлажностная обработка необходима для
растворения и кристаллизационного твердения стек-
лообразного кремнезема. Она производится в авто-
клавах при температуре около 190° С. Во избежании
напряжений в изделиях процесс охлаждения осу-
ществляется в течение 10 часов.
В процессе обработки в автоклаве вяжущее рас-
творяется и кристаллизуется.
Создание кремнебетона относится к периоду
СВОЙСТВА КРЕМНЕБЕТОНА
Характеристика	единица измерения	Величина характеристики
Прочность при сжатии	МПа	40—60
при сжатии с изгибом		40
при осевом растяжении		6
Плотность	кг/м3	2300
Термостойкость	°C	800
Морозостойкость не менее	циклы	300
Общая пористость ,	%	12—13
Коэффициент термического рас- ширения	1/°С	14х 10-6
Сцепление с гладкой арматурой	МПа	6,0
Коэффициент стойкости в 20% H2SO4	кст	0,96
1965—1977 гг., когда в качестве связующего ис-
пользовалась высококремнеземистая силикат-глыба,
получаемая варкой соответствующей шихты при тем-
пературе 1550° С.
Кислотостойкость кремнебетона весьма высока и
составляет 97—97,5% и близка к стойкости заполни-
теля. Щелочестойкость бетона также высокая—до
98% при PH = 12. Он обладает высокой прочностью.
Конструкции и,з кремнебетона нашли применение
для дымовых труб ГРЭС, где они использовались в
виде плоских панелей размером до 10x2,5 м сое-
диненных между собой через стальные закладные
элементы.
Для сильно агрессивных сред, где применение
кремнебетона может дать значительный экономичес-
кий эффект, его желательно применять без армиро-
вания или же с защитными слоями, гарантирующими
сохранность арматуры.
Кроме того надо иметь в виду, что изготовление
конструкций может осуществляться лишь в заводских
условиях. [43]
Кислотостойкий жидкостекольный перлитосили-
катбетон автоклавного твердения с активным напол-
нителем— относительно новый тип бетона. В отличии
от обычных и модифицированных жидкостекольных
бетонов в качестве отвердителя и катализатора в нем
участвует не кремнефтористый натрий, а молотый
перлит с удельной поверхностью 3500 см2/г. Смесь
тонкомолотого перлита, водорастворимого силиката
натрия и заполнителей после обработки высокой тем-
пературой и давлением затвердевает и превращается
в высокопрочный материал. Особенность процесса в
том, что перлитовая порода, содержащая активный
кремнезем и тонкоизмельченном состоянии при тем-
пературе 150—200° С вступает во взаимодействие с
щелочью жидкого стекла. [11]
Тонкомолотый перлит является наполнителем и
выполняет одновременно функцию инициатора твер-
дения.
Путем подбора составов и режима отверждения
можно получить составы, обладающие прочностью до
100—110 МПА. (табл. 3.10)
Технология перемешивания, укладки, уплотнения
как у цементных бетонов.
55
Таблица 3.10
СВОЙСТВА ПЕРЛИТОСИЛИКАТБЕТОНА
Характеристика	Единица измерения	Величина характеристики
Плотность	кг/м3	2200—2300
Прочность сжатие	МПа	100—110
изгиб		20—25
Модуль упругости	МПа	(30—35) х 103
Коэффициент темпе- ратурного расширения	1°С	(13—14)х10~6
Морозостойкость	Циклы	500
Термостойкость	°C	400—500
Коэффициент стой- кости в 20% H2SO4	Кст	0,9—0,95
Основная особенность этого вида бетона — необ-
ходимость температурной обработки при давлении и
при температуре около 200° С в автоклавах, куда по-
мещается готовое изделие. Выполнение монолитных
конструкций из этого вида бетона затруднено. В то же
время при значительном объеме, ввиду их высокой
прочности и стойкости применение этого типа бетонов
может быть весьма эффективным.
ПОЛИМЕРБЕТОНЫ
Связующими в этих типах бетонов могут быть
фурановые, эпоксидные, полиэфирные, карбомидные
смолы или их модификации. Высоконаполненные по-
лимерные композиты — полимербетоны с содержани-
ем связующего до 10—12%, имеют высокую проч-
ность (при сжатии до 200 МПА), кислото и щелочестой-
кость в сильно агрессивных средах. Из полимербето-
нов можно изготавливать как тяжелые (объемная
масса до 2500 кг/м3) так и легкие бетоны (объемная
масса менее 1500 кг/м3) (табл. 3.11)
Высокая прочность и химическая стойкость, воз-
можность изготавливать конструкции различных гео-
метрических размеров (с арматурой и не армирован-
ных), как в заводских условиях, так и на строительной
площадке способствовали применению полимербето-
нов для защиты от коррозии в различных условиях
эксплуатации.
Полимербетоны интенсивно развиваются за рубе-
жом, где ими занимаются сотни фирм, широко исполь-
зуя этот материал в машиностроении для станков (он
имеет название синтегран), санитарной технике (ван-
ны,, раковины), гражданском и промышленном стро-
ительстве (трубы, стеновые панели, лестничные мар-
ши, элементы декоративной отделки).
В нашей стране для защиты от коррозии наиболь-
шее применение получил полимербетон на основе
фурановых смол (мономер ФА, ФАМ и др.). Благодаря
относительно невысокой стоимости и технологичнос-
ти, широкое применение фурановых смол обусловле-
но, кроме высоких прочностных показателей и хими-
ческой стойкости, значительной сырьевой базой. Сы-
рьем для этих смол является фурфурол, получаемой
из хлопковой шелухи, отходов древесины, кукурузы,
рисовой соломы и др.
Фурановые материалы применяются для изготов-
ления и защиты химической аппаратуры, деталей ма-
шиностроения, в виде замазок и футеровочных по-
крытий во многих ведущих фирмах США, Японии, где
на эти цели используется до 80% выпускаемых фура-
новых смол.
Фурановые смолы сочетаются с другими полиме-
рами, поэтому кроме бетонов на мономере ФА, ФАМ
могут применяться: карбамидно-фурановые, фурано-
эпоксидные, фурано-фенольные смолы.
Внедрению полимербетонов способствовали на-
учно-исследовательские, проектные разработки и ра-
бота производственных организаций (НИИЖБ, Гипроц-
ветмет, ГипроНИНАвиапром, МИИТ и др.).
Применительно к полимербетону имеется доволь-
но объемная нормативная и научная литература [13,
14, 15, 16, 17].
Конструкции из полимербетона и армополимер-
бетона в нашей стране стали применяться с 60-ых
годов сначала в гидротехнике, затем для элементов
зданий и сооружений в агрессивных средах.
Они успешно применяются в цветной и черной
металлургической промышленности и на химических
предприятиях. Многие годы там эксплуатируются
электролизные и травильные ванны, опоры под обо-
рудование, фундаменты под колонны, плиты пере-
крытий, плиты полов и др.
Таблица 3.11
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРБЕТОНОВ
Показатели	на ФАМ (ФА)	на ФАЭД	на полиэфирной смоле типа ПН-1
Плотность, кг/м3	2200—2300	2200—22500	2200—2400
Кратковременная прочность МПа при сжатии	70—90	90—110	80—110
при растяжении	5—9	9—11	7—9
Модуль упругости при сжатии, МПа	(20—32)х103	(32—38) х 103	(28—36) х 103
Коэффициент Пуанссона	0,2—0,24	0,26—0,28	—
Удельная ударная вязкость, Дж/см2	0,15—0,25	0,35—0,45	0,2—0,25
Линейная усадка при отверждении, %	0,1	0,05—0,08	0,08—1,0
Водопоглощение за 24 ч, %	’ 0,05—0,3	0,01	0,05—0,1
Термостойкость, °C	90	90	80
Морозостойкость не ниже циклов	388—500	500	300
Коэффициент термического расширения	(19—13)х10“®	(10—14) х “6	(14—20)х10~6
56
Высокая химическая стойкость и плотность (табл.
3.11) обеспечивает надежную защиту стальной арма-
туры, при величине защитного слоя 25—30 мм в рас-
творах кислот высокой концентрации.
Имеется успешный опыт эксплуатации полимер-
бетона со стеклопластиковой арматурой.
Технология изготовления полимербетонов имеет
свои особенности. Кроме тщательной дозировки сос-
тавляющих с учетом реологических свойств заполни-
телей и наполнителей, как правило требуется пред-
варительная сушка песка, щебня и муки.
Процесс перемешивания инертных осуществляет-
ся 3—4 мин., а после введения отвердителя—для
полимербетона на ФАМ бензосульфокислоты (пред-
варительно подогретой до 45—50° С) еще 3—4 мин., т.
е. весь цикл составляет не более 10 мин. Ввиду быст-
рого набора прочности бетонную смесь необходимо
уложить и провибрировать за короткое время (15—
45 мин.).
Распалубка конструкций осуществляется через
2—5 суток. Для улучшения качества и ускорения про-
цессов твердения полимербетонные конструкции
можно подвергать дополнительной термообработке.
Особенностью бетона является саморазогрев
смеси в результате экзотермии реакции отверждения.
Изготовление полимербетонов может произво-
диться как на строительных площадках, так и на
заводах-изготовителях, Предпочтительнее заводская
технология, позволяющая обеспечить контроль качес-
тва изделий и жесткий технологический регламент.
Армирование конструкций из химически стойких
бетонов мало отличается от обычных цементных бето-
нов, и осуществляется по тем же нормативным до-
кументам.
Сохранность арматуры зависит от величины за-
щитного слоя и его непроницаемости для агрессивных
сред. При отсутствии трещин и правильно подобран-
ном составе, защитный слой величиной 40—50 мм
обеспечивает сохранность арматуры даже в условиях
постоянного контакта с концентрированными кисло-
тами в течение 15—20 лет.
Конструкции из химически стойких бетонов наи-
более эффективны в сооружениях и технологическом
•оборудовании, для зданий где действуют сильноагрес-
сивные жидкие и газовые среды, и в процессе эксплу-
атации затруднено проведение текущих и капиталь-
ных ремонтов; электролизные и травильные (рис. 3.7)
ванны, плиты полов, эстакады, фундаменты под обо-
рудование и др.
БЕТОНОПОЛИМЕРЫ
Изделия и конструкции из обычного цементного
бетона пропитанные специальными полимерными со-
ставами или мономерами с последующей полимериза-
цией непосредственно в теле бетона называются бе-
тонополимерами. Пропитка обычно осуществляется
после изготовления изделия.
Отличие бетонополимеров от других методов за-
щиты, например обработки поверхностного слоя (би-
тумом, петролатумом и др.) в том, что пропитка в них
осуществляется лишь на небольшую глубину (5—
30 мм) и не изменяет физико-механические свойства
всей конструкции как в бетонополимерах хотя и повы-
шает ее защитные функции.
Бетонополимер — это по существу композит, в ко-
тором матрицей является твердая часть затвердевше-
го бетона, а полимер распределен по объему пор и
капилляров.
Для обеспечения глубинной пропитки бетон пред-
варительно тщательно сушат при температуре 130—
140°С и вакуумируют. Пропитка мономерами осущест-
вляется как открытым способом, так и под давлени-
ем. После этого осуществляется полимеризация. Для
полимеризации могут применяться и радиационные
методы (гамма-излучение), термокаталитические (при
повышенной температуре в герметизирующих жидких
или газовых средах).
В качестве пропиточного материала наиболее
широко исследовались метилметакрилат, стирол, мо-
номер ФА, сера и др.
Заполнение пор и дальнейшая полимеризация
мономера превращает бетон в материал, обладающий
физико-механическими свойствами значительно пре-
вышающими исходный материал. Так прочность на
сжатие и растяжение может быть увеличена в 3—4
раза, сцепление с арматурой в 5—6 раз, водопоглоще-
ние снижено до 0,5—1%, морозостойкость достигает
1000 циклов, (табл. 3.12)
Таблица 3.12
СВОЙСТВА БЕТОНОПОЛИМЕРОВ
Характеристика	Единица измерения	Величина характеристики
Плотность	кг/м3	2300—2400
Прочность	МПа	
сжатие		до 100
изгиб		15—20
Модуль упругости	МПа	(35—40) х 103
Коэффициент термического расширения	1°С	(11—12) х 10“®
Морозостойкость	Циклы	до 1000
Термостойкость	1°С	80—90
Коэффициент стойкости в 20% H2SO4	кст	0,5—0,6
Что касается химической стойкости ее можно ре-
гулировать путем подбора необходимого пропиточно-
го материала.
Для получения бетонополимеров необходимы
специальные полигоны, поэтому его нельзя изгото-
вить в условиях строительной площадки.
Наиболее эффективны изделия из бетонополиме-
ров незначительной толщины: трубы, плиты для по-
лов, плиты покрытий.
Бетонополимеры можно получить также на ос-
нове кислотоупорных бетонов, асбестоцемента и дру-
гих пористых строительных материалов [18].
КОНСТРУКЦИОННЫЕ ПОЛИМЕРЫ.
Наиболее эффективной первичной защитой, осо-
бенно в сильно агрессивных средах, являются кон-
струкционные полимеры. Во многих средах они об-
ладают более высокой химической стойкостью, чем
нержавеющие стали, алюминий, титан. Прочностные
свойства позволяют изготавливать из них технологи-
ческое оборудование и сооружения: вытяжные и ды-
мовые трубы, вентиляционные системы, газоходы,
травильные и гальванические ванны, скрубберы,
фильтры и т. д.
57
Если для несущих строительных конструкций зда-
ний конструкционные полимеры в промышленном
объеме пока не применяются, то в ограждениях (фо-
нари, стены, кровля) и для декоративной отделки они
успешно эксплуатируются многие годы.
В настоящее время во многих индустриальных
странах до 60—75% технологического оборудования в
сильно агрессивных средах выполняется «безметаль-
ными» — целиком из конструкционных полимеров.
Огромные возможности этих материалов (называ-
емых еще композитами) позволяют считать, что
они с успехом будут все больше заменять сложную и
трудоемкую футеровку или другие виды вторичной
защиты. Прежде всего в связи с меньшей массой и
габаритами. Так один квадратный метр футеровки при
толщине 300—500 мм весит до 1 тонны, не считая
самого металла или железобетона, а 1 м2 полимера
имеет массу 20—40 кг при толщине 15—20 мм (табл.
3.13, 3.14).
Ввиду универсальной химической стойкости, ко-
Таблица 3.13
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА КОНСТРУКЦИОННЫХ ПОЛИМЕРОВ
Показатели	Плотность кгс/м3	Предел прочности, МПа			Модуль упругости при растяжении МПа, Ер	Удельная прочность Км	Коэффициент линейного расширения 1/°С	Теплопровод- ность ВТ/(М к)	Температурно-вре- менный коэффициент условия работ	
		Растяже- ние	Сжатие	Изгиб						
									По проч- ности	По дефор- мациям
				Временное сопротивление						
Сталь ВСТЗ	7859	345—390	345—390	345—390	2,1 х 10s	' 5,8	1,2 х 10-5		0,7-	-1,2
Винипласт	1360—1450	55	89	80—100	3400	4,30	7 х 10-5	0,14—0,16	0,3—0,16	0,5—0,3
Полипропилен	900—910	25	60	56	930		11 х10-5	0,17—0,19	0,5—0,3	0,3—0,15
Полиэтилен: низкого давления высокого давлен.	920—940 930—970	22 12	28 12	28 12	675 200	2,10	10 х10-5	0,25—0,29 0,4	0,4—0,2 0,3—0,2	0,18—0,1 0,2—0,12
Фторопласт-4	2100—2200	21—24	11—13	10—14			(8—25) х 10”5	0,25	—	—
Стеклопластик на ЭД-20 и стеклот- кани Т-11: по основе по-утку	1700—1800	180 95	100 80	165 110	16000—21000	26—80	1—1,5 х 10'5	0,30—0,40	0,5—0,3	0,85—0,55
Фаолит: вдоль волокна поперек волокна	1600—1650	12—20 31—38	60—90 88—90	40—60 26—28	(7—7,5) х 1000		(2—3)х10~5	0,29—1,05	0,6—0,4	0,3—0,14
Таблица 3.14
ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ t ДО 20° С
Среда	Концентра- ция, %	Винипласт	Поли- пропилен	Полиэтилен	Фторопласт-4	Фаолит марки		Стеклоплас- тик на эпок- сидном связующем типа ЭД-20	Стеклоплас- тик на поли- эфирном связующем типа ПН-15
						А	т		
Кислота серная	до 20	+	+	+	+	+	+	+	+
	до 40	+	+	+	+	+	+	±	—
	до 90	+	+	4-	+	—	—	—	—
Соляная	до 50	+	+	+	+	+	+	+	+
	10—15	+	+	+	+	+	+	—	+
Азотная	до 5	+	+	+	+	+	+	±	+ .
	5—20	+	+	+	+	±	±	—	±
	до 50	+	+		+	—	—	—	—
Фтористоводородная	до 5	+	+	+	+	—	+	+	—
	до 50	+	+	+	+	+	+	±	+
Фосфорная	до 80	+	+	+	+	+	+	+	+
Уксусная	до 30	+	+	+	+	+	+	—	±
Кремнефтористоводородная	до 50	+	+	+	+ •	—	+	—	±
Натр едкий	до 40	+	+	+	+	—	+	+	—
Спирты (метиловый, этиловый)		±	+	+	+	+	+	±	±
ПРИМЕЧАНИЕ: + стойкий — нестойкий + относительно стойкий
58
торую можно регулировать путем подбора связу-
ющего, есть возможность выбора конструкции для
различных условий работы. (Рис. 3.8) Кроме того кон-
струкционные полимеры имеют лучшую ремонтопри-
годность, что важно при эксплуатации.
Вместе с тем важно учитывать и те особенности
полимеров, которые не позволяют их использовать в
тех же условиях, где работают стальные или железо-
бетонные конструкции.
У полимеров модуль упругости и прочность при
кратковременном приложении нагрузки значительно
выше, чем' при длительном; в зависимости от раз-
мещения армирующего материала имеет место анизо-
тропия механических и других свойств; обладая высо-
кими механическими характеристиками (нередко пре-
вышающими аналогичные показатели у стали) поли-
меры имеют относительно низкий модуль упругости,
который, как и прочность, зависит от температуры.
Поэтому, ввиду небольшой толщины, несущая способ-
ность конструкционных полимеров определяется не
столько прочностными свойствами, сколько деформа-
тивными, а разрушения происходят главным образом
ввиду местной потери устойчивости. Рис. 3.9
Существуют различные классификации конструк-
ционных полимерных материалов в зависимости от
е(ю функционального назначения и состава.
Применительно к сооружению используются
стекло и углепластики на термореактивных столах,
реактопласты или всевозможные комбинации термо и
реактопластов. (19, 20, 22)
Некоторые из этих материалов, например кон-
струкции из фаолита, текстофаолита и их модификации
с успехом применяются уже более трех десятилетий.
Связующим для фаолитов является фенолфор-
мальдегидная смола. В качестве наполнителя исполь-
зуется тальк, графит, асбест.
Из фаолита на заводах выпускают изделия (трубы
и запорную арматуру), а также полуфабрикаты — мяг-
кий («сырой») фаолит—в виде листов или сырой мас-
сы. Именно из мягкого фаолита изготавливают трубы,
газоходы и другие сооружения, так как его можно
формовать при обычной температуре.
_______Стекло
и углепластики
Фаолит и его
модификации
Материалы
типа св AM
Резина + Стеклопластик
фторопласт + Стеклопластик
Полипропилен -РСтеклопластик
Полиэтилен + Стеклопластик
Винипласт + Стеклопластик
Полиэтилен
Полипропилен
фторопласт
Поливинилхлорид
Полиамид
Пентопласт
Полистирол
Полиметилметакрилат
Рис. 3.8.
Состав некоторых конструкционных пластиков, использу-
емых в сильноагрессивных средах.
Рис. 3.9.
Зависимость прочности термопла-
стов от температуры [44].
1 — полиэтилен; 2 — поливинилхло-
рид; 3 — фторойласт; 4 — полиамид.
Формование производится на стальных формах.
Нужная толщина получается путем последовательно-
го нанесения нескольких листов (обычно толщина
листов мягкого фаолита 5—20 мм). Листы склеивают-
ся между собой бакелитовым лаком. Отверждение
проводится при температуре 110—130° С в течение
6—10 часов.
В процессе полимеризации происходит переход
массы из мягкого состояния (сырые листы легко об-
рабатываются ножом) в нерастворимое и твердое сос-
тояние.
Для повышения прочности фаолит усиливают тка-
нью, пропитанной бакелитовым лаком (текстофао-
лит), стеклотканью или угольной тканью (стеклофа-
олит и углетекстофаолит). В зависимости от типа на-
полнителя фаолит может быть марки А (нормальной
стойкости) и марки Т (стоек к фторосодержащим сре-
дам).
В фаолите марки Т в качестве наполнителя ис-
пользуется молотый графит.
Конструкции из отвержденного фаолита или тек-
стофаолита обладают высокой химической стойкос-
тью к большинству агрессивных сред самых высоких
концентраций при температуре не выше 140° С. [23, 53]
Армированные термореактивные смолы (стекло
и углепластики).
В качестве связующего для этого типа конструк-
ционных полимеров используются эпоксидные, фе-
нольные, полиэфирные и другие типы смол. На отече-
ственных предприятиях эпоксидные и полиэфирные
нашли наиболее широкое применение. Как правило,
связующее представляет двухкомпонентную систему,
состоящую из смолы и отвердителя. С целью прида-
ния необходимых технологических и эксплуатацион-
ных свойств могут использоваться пигменты, краси-
тели, пластификаторы.
В качестве арматуры используются различные
типы стекловолокнистых (или углеволокнистых) мате-
риалов. Рис. 3.10. Тип. армирующего материала и его
количество зависят от вида изготовления стеклоплас-
тика и химической стойкости слоев, соприкасающихся
с агрессивной средой.
Обычно в стекле (углепластиках) различают три
слоя (рис. 3.11):
— внутренний — непосредственно контактирую-
щий с агрессивной средой. Толщина этого1 слоя' оп-
ределяется главным образом диффузионной проница-
емостью среды и составляет всего 0,2—1,5 мм. В этом
59
Рис. 3.10.
Зависимость предела прочности
стеклопластиков от вида и содер-
жания наполнителя:
1—ориентированные стеклонити;
2 — стеклоткань;
3 — стекломаты.
Конструкция химстойкого стеклопластика. 1 — Внутренний
защитный слой; 2 — Конструкционный слой; 3 —Наружный
защитный слой.
слое содержится максимальное количество связую-
щего— до 90%;
— второй слой, работающий совместно с осталь-
ными, обеспечивает химическую стойкость и несет
основные прочностные свойства. Арматурой в этом
слое как и в первом может быть дисперсное (хаотич-
ное) мелконарубленное стекловолокно, стеклохолст
или стеклоткань (стеклосетка) или ровинговая ткань;
— наружный слой (защитный) служит для обес-
печения атмосферостойкости и дополнительных тре-
бований (пожаростойкости, цветового оформления).
Этот слой также содержит минимальное количество
армирующего материала.
Толщина слоя определяется геометрическими
размерами сооружений и механическими нагрузками.
Стеклопластики для изделий небольших габари-
тов могут быть также прессованные. Из таких изде-
лий, как из сборных элементов собирают конструкцию
на болтовых или клеевых соединениях. [8]
Для изготовления круглых в плане сооружений:
труб, газоходов, емкостей диаметром до 2,9—3,2 м
наибольшее распространение в условиях строительст-
ва получили методы намотки. На специально изготов-
ленный вращающийся металлический барабан нано-
сят слой смазки или полиэтилена (для исключения
адгезии), а затем последовательно все защитные и
конструктивные слои смолы и армирующего матери-
ала. При толщине конструкции 10 мм количество этих
слоев в зависимости от типа стеклоткани составляет
20 и более.
Могут быть и другие типы армирования стеклоп-
ластиков. Например, в условиях заводского производ-
ства применяется армирование не стеклотканью, а
стекловолокном, которое подается по мере вращения
изделия под различным углом и натяжением, обес-
печивая лучшие физико-механические показатели,
чем при намотке полотнища ткани.
Газоходы, трубы, резервуары из стекла и угле-
пластиков изготавливают, как промышленные пред-
приятия, так и строительно-монтажные организации,
хотя объем выпуска этой продукции пока еще неболь-
шой по сравнению с потребностями промышленности.
Отдельную группу конструкционных полимеров
представляют термопласты: полиэтилен, винипласт,
полипропилен и др. Материалы этой группы являются
наиболее стойкими в условиях агрессивных сред
(табл. 3.14). Термопласты выпускаются в виде труб, а
также листов, из которых путем сварки формируют
изделие.
Ввиду ограниченной толщины из этих материалов
пока можно выполнять лишь конструкции небольших
габаритов или же предусматривать специальные ре-
шения, например, когда термопласт укладывается в
виде свободного вкладыша в готовый металлический
каркас. Осваивается изготовление листов из утолщен-
ного полипропилена—до 30—40 мм. Первые емкости
из него уже успешно эксплуатируются с соляной кис-
лотой.
Еще один тип конструкционных полимеров — ком-
бинация термопласта с реактопластом (бипластмас-
сы). В бипластмассах прочность обеспечивается стек-
лом или углепластиком, а коррозионная стойкость
термопластом (винипласт, полипропилен, полиэтилен,
фторпласт).
Технология изготовления бипластмасс состоит
как бы из двух частей: первоначально сооружение
изготавливают из термопласта, затем на эту конструк-
цию (не обладающую эксплуатационной прочностью)
наносят слой стеклопластика толщиной, требуемой по
расчету.
Если сооружение цилиндрическое используют
метод намотки, а для прямоугольных — контактное
формование (рис. 3.12).
Изготовление конструкций из бипластмасс воз-
можно, как в заводских условиях, так и на строитель-
ной площадке. Имеется опыт выполнения крупногаба-
ритных изделий диаметром 4,5 м.непосредственно на
месте установки.
Выбор типа конструкционного полимера для пер-
вичной защиты определяется как конструктивными
особенностями изделия (габариты, форма, наличие
внутренних устройств), так и возможностями органи-
заций-изготовителей. [46]
3.3. ВТОРИЧНАЯ ЗАЩИТА (ИЗОЛЯЦИЯ
ОТ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ).
Если первичная защита не обеспечивает долго-
вечность и химическую стойкость строительных кон-
струкций или же она не выгодна по технико-экономи-
ческим соображениям, то возникает необходимость в
разработке вторичной защиты. Ее задачей является
изоляция конструкции от контакта с жидкой, твердой,
60
Рис. 3.12.
Примеры сооружений, изготавливаемых из конструкционных полимеров.
1—Вертикальные резервуары;
2—Горизонтальные резервуары;
3 — Прямоугольные емкости; гальванические ванны.
газообразной средой или же уменьшение влияния
среды на физико-механические и химические свойст-
ва строительных материалов.
Сложность выбора вторичной защиты состоит не
столько в подборе необходимых лаков, красок, мас-
тик или футеровок, сколько в обеспечении совмест-
ной работы строительной конструкции и химически
стойким покрытием при всех видах эксплуатационных
нагрузок. При этом необходимо учитывать значитель-
ную разницу в сроках службы строительных элемен-
тов и материала защитного покрытия. Например, если
колонны и балки перекрытий должны эксплуатиро-
ваться не менее 50 лет до капитального ремонта, то
срок службы лако-красочного покрытия в агрессив-
ной среде составляет всего 5—6 лет. При многократ-
ном возобновлении покрытий стоимость вторичной за-
щиты становится сопоставима, или даже превышает
стоимость самих строительных конструкций.
Поэтому проведение технико-экономических рас-
четов особенно для крупных промышленных объектов
является важным этапом проектирования вторичной
защиты.
Ввиду многообразия средств защиты, отсутствия
систематизированных данных по их свойствам в экс-
плуатационных условиях, различными показателями
при нанесении на строительных площадках и заводах-
изготовителях конструкций, выбор оптимальной изо-
ляции часто определяется не проектными решениями,
а возможностями той производственной организации,
которой предстоит выполнять вторичную защиту.
В большинстве районов страны имеются участки
и организации, специализирующихся на этих видах
работ: Монтажхимзащита, Востокхимзащита, Энерго-
химзащита, Черметремонт, Цветметремонт и др. Неко-
торые работы по защите от коррозии: окраска, моно-
литные полы, окдейка фундаментов, гидрофобизация
выполняют общестроительные организации.
Поэтому проектные решения перед внедрением
целесообразно согласовывать с исполнителями ра-
бот.
ЛАКО-КРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ
Наиболее распространенный вид защиты в про-
мышленном строительстве, благодаря целому ряду
достоинств: простота нанесения как в заводских, так и
в построечных условиях на поверхности различной
конфигурации, возможность периодического возоб-
новления, небольшая (по сравнению с остальными
видами защиты) трудоемкость.
Вместе с тем лако-красочные покрытия могут
применяться лишь в условиях действия газовоздуш-
ной среды или слабо агрессивных жидких средах, так
как ввиду ограниченной толщины не обеспечивают
долговременную защиту.
Наиболее подробно классификация лако-красоч-
ных покрытий разработана для изделий машиностро-
ения в зависимости от вида металла, внешнего вида
покрытий и требований технической эстетики и изде-
лию. Имеется классификация покрытий по условиям
эксплуатации: с учетом стойкости к климатическим
факторам и разным средам. [24, 25, 51]
Климатические зоны в этом документе делятся на
холодные, умеренные, тропические, сухие и влажные,
а атмосфера подразделяется по загрязненности на
сельскую, промышленную и морскую. В зависимости
от времени пребывания на поверхности фазовых пле-
нок влаги и влияния солнечной радиации приняты
условия эксплуатации на открытом воздухе, под наве-
сами и в неотапливаемых помещениях.
Основой любого лако-красочного покрытия сос-
тавляет полимерная (органическая) пленка ограни-
ченной толщины —150—300 мк. Она образуется в ре-
зультате сложного процесса превращения связующе-
го из жидких мономеров (олигомеров, полимеров) в
твердый полимер. Составляющими пленкообразую-
щей системы могут быть один лак или смесь лака с
пигментами, наполнителями, отвердителями, пласти-
фикаторами.
Для лако-красочных покрытий применяются лаки,
грунтовки, эмали, шпатлевки, которые используются,
как самостоятельно, так и в виде различных ком-
бинаций. Табл. 3.15, табл. 3.16.
Лаки — пленкообразующиеся системы (лако-кра-
сочные материалы) в виде раствора полимера или
олигомера в летучих растворителях (разбавителях),
испаряющихся по мере формования системы.
Эмали, грунтовки, шпатлевки состоят из пленко-
образующей системы (лаки, смолы) с введением пиг-
ментов, наполнителей добавок. Для грунтовок основ-
ной функцией является обеспечение адгезии с под-
61
Таблица 3.15
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТАЛЬНЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В УСЛОВИЯХ АТМОСФЕРЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ С АГРЕССИВНОЙ СРЕДОЙ
। Сталь				Железобетон		
Грунт	Кол-во слоев	Покрытие	Кол-во слоев	Пропиточный слой	Покрытие	Количество слоев
ГФ-021	Эмали:	Кремнийорганические \ ФЗЛ-ОЗК	ХВ-1100	( жидкости ХВ-050	2	ХВ-124	ГКЖ-10	Пропитка ХС-Э062	ХВ-113	ГКЖ-11	—	поверхности ХС-059	•	;	ХВ-785	1	136-41 ПФ-1189	4-5 ЭП-7105	ХС-759 с перекрытием	Лаки	Эмали ХС-010	1	лаком ХС-724 ХВ-784	ХВ-1100	3-4 ХВ-785 с перекрытием	ХВ-724	ХС-759 лаком 784	ХП-734	ХВ-124 ХВ-125 |	1	ХП-799						
Примечание: * 1. Географический район условно принят с нормальной зоной влажности
2. Для дополнительной защиты железобетона в атмосферных условиях требуются технико-экономические обоснования.
ложкой (металлоконструкцией) и подстилающими
слоями, а также химическая стойкость. Для эмалей,
служащих верхними слоями и контактирующими с ат-
мосферой, требуется химическая стойкость, декора-
тивность, атмосферостойкость.
Шпатлевки представляют собой высоконапол-
ненные материалы, которые используют для исправ-
ления небольших дефектов. Использование шпатле-
вок для промышленных строительных конструкций
практикуется крайне редко, ввиду значительной тру-
доемкости и высокой стоимости.
Термин «краска» в основном используется приме-
нительно к названиям лако-красочных составов об-
щестроительного назначения (клеевые, вододисперс-
ные, силикатные), а также к пигментированным ком-
позициям на основе высыхающих масел, олиф, битум-
ных материалов. Существующего отличия между
красками и эмалями нет.
Применительно к железобетонным, бетонным,
асбестоцементным конструкциям грунтовочным, сло-
ям являются лаки (могут* использоваться и эмали),
обеспечивающие пропитку поверхности конструкций,
поэтому этот слой называют еще пропиточный (рис.
3.13).
Верхний слой лакокрасочного покрытия находит-
ся в наиболее тяжелых эксплуатационных условиях,
так как он воспринимает воздействие агрессивных
сред, влаги, солнечной радиации, низких температур и
т. д., поэтому к нему предъявляют наиболее жесткие
требования при выборе покрытий.
Свойства покрытий в свою очередь определяются
типом пленкообразователя и тех химических превра-
щений, которые происходят в процессе перехода его в
твердое покрытие. Закономерность этих процессов
характерна не только для тонких пленок, но и для
мастик, замазок, имеющих большую толщину.
В зависимости от принимаемых материалов про-
цесс образования твердого лако-красочного покрытия
(пленкообразование) осуществляется путем химичес-
ких лревращений и без низ [26, 28, 40].
' В результате химических превращений пленкооб-
разование в тонкой пленке протекает за счет реак-
ций, при которых образуются линейные или простран-
ственные полимеры. Образование полимеров может
62
Рис. 3.13.
Схема защиты лакокра-
сочными покрытиями бе-
тона:
1—лакокрасочное по-
крытие; ।
2—грунтовка (пропит-
ка);
3—поры в бетойе.
реакций (поликонденсации,
сополимеризации, гомополимеризации и др,). Процесс
формирования пленок определяется скоростью про-
тыкания химических реакций.
Так как процесс имеет место в тонких пленках, то
значительное влияние на качество покрытий оказыва-
ет кислород и влага воздуха, а также свойства под-
ложки1—;материала, из которого выполнена строй-
тёльная конструкция (имеющий щелочную реакцию
бетон, окисленная на воздухе поверхность стали и
т. Д.).	,	' ,
Один и тот же материал не отвёрждается при
хранении в плотно закрытой емкости, а в случае
нанесения на поверхность выполняет роль пленкооб-
разователя. Например полиуретановые лак1/1 отвер-
ждаются влагой воздуха, масляные, алкидные —под
влиянием кислорода воздуха.
Многие химически стойкие лако-красочные мате-
Таблица 3.16
ЛАКО-КРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТАЛЬНЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ
Степень		Сталь			Железобетон*		
агрессивности							
	Г рунт	Кол-во слоев	Покрытия	Кол-во слоев	Пропиточные слои	Покрытие	Кол-во слоев
газовоздушной среды							
1	2	3	4.	5	6	7	8
лак БТ-577		1 лак БТ-577 с		2	пак БТ-577	пак БТ-577 с	2
			ал. пудрой			ал. пудрой	
лак БТ-783		1	пак БТ-783	2	пак БТ-783	пак БТ-783 с	
						ал. пудрой	
					эмаль ПФ-115	эмаль ПФ-115	2
Слабая					ПФ-133	ПФ-133	
	ГФ-021	Эмаль					
	ФЛ-ОЗК	2	ХВ-1100	3			
ХВ-050		ХВ-124					
		ХВ-133					
	ПФ-1189	2—3	. —				
	ГФ-021		эмаль		лак ХВ-784	эмаль	
Средняя	ХС-068	2	ХВ-785	4—5	ХВ-785	4—5		
	ХВ-050	ХВ-1100				ХВ№1100	
	ФЛ-ОЗК		ХВ-124		лак ХВ-724	эмаль ХС-759	4—5	
	ХС-059		эмаль		лак УР-293	Лак УР-293	
	ХВ-050	2	ХС-759	4—5	УР-294	УР-294	3—4	
	ХС-068		ХС-759 с				
	ХС-010	лаком					
			ХС-724 (1:1)				
	Шпатлевка		эмали !				
	ЭП-0010	1	ЭП-773 ЭП-5116 шпатлевка ЭП-0010 i	2			
	ХС-068		эмаль )		лак	эмаль	
	ХС-050	2	ХВ-785 I	у—g	ХВ-784	ХВ-785	5—7	
	ХС-010		I			ХВ-124	
	ХС-059	2	эмаль	6—8	лак	эмаль	5—7	
			ХВ-059		ХВ-724	ХВ-759	
Сильная						ХВ-1100	
	Шпатлевка		эмаль		шпатлевка	эмаль	
	ЭП-0100	2	ЭП-5116	4	ЭП-0010	ЭП-773	3—4	
	протекторная		ЭП-773		лак	шпатлевка	
	грунтовка		ЭП-575		ЭП-55	ЭП-0010	
	ЭП-057		ЭП-755		ЭП-730		
	грунтовка		шпатлевка				
	ЭП-0200		ЭП-0010				
Примечание: * защита железобетона при слабо агрессивной среде следует применять при соответствующем технико-
экономическом обосновании.
риалы не полимеризуются без введения отверди-
телей (эпоксидные, полиэфирные). Имеются отдель-
ные группы покрытий, химические превращения в ко-
торых протекают лишь при повышенных температу-
рах.
Во всех процессах пленкообразования участвует
кислород воздуха, который может как ускорять, так и
затормаживать процесс полимеризации.
В случае пленкообразования без химических пре-
вращений свойства полученной пленки во многом
близки к свойствам исходных пленкообразователей
(виниловые, битумные, полиамидные, акриловые, по-
лиолефины, эфиры целлюлозы и др.).
Используемые для защиты от коррозии лаки и
краски в большинстве случаев содержат раствори-
тели. Процесс пленкообразования из таких матери-
алов протекает за счет испарения растворителя, как
со свободной поверхности (первая стадия после нане-
сения материала на подложку), так и из сформиро-
вавшейся твердой пленки. Испарение растворителей,
количество которых достигает 20—30% сопровожда-
ется уменьшением объема материала и толщины
слоя, увеличением поверхностного натяжения, сни-
жением температуры на поверхности пленки. Важную
роль играет скорость испарения из пленки, которая в
63
свою очередь зависит от природы растворителя и тех-
нологии выполнения работ. Роль растворителей часто
недооценивается, хотя даже для одного типа покрытий
в зависимости от правильно подобранного состава
можно значительно повысить срок службы материалов.
К пленкообразователям без химических реакций
относятся также воднодисперсионные краски, в кото-
рых переход в твердую фазу осуществляется за счет
испарения воды и коагуляции частиц.
Различают два состояния пленок, полученных из
растворов по степени отверждения до «отлила» или
«от пыли», когда из пленки испаряется около 60%
растворителя и «практическое высыхание», когда ок-
рашенные конструкции можно сдавать в эксплуата-
цию. Небольшое количество растворителя (до 1—2%)
сохраняется в пленке после нанесения еще длитель-
ное время.
Применение летучих растворителей, отличающих-
ся высокой токсичностью, пожаро- и взрывоопаснос-
тью ухудшает санитарно-гигиенические и экологичес-
кие условия работ и требует выполнения специальных
противопожарных норм на строительной площадке
[27]. Поэтому при защите все более широко использу-
ет воднодисперсные покрытия и пленкообразователи,
не содержащие растворителей.
Долговечность лако-красочной системы зависит
не только от материалов, из которых она состоит, но и
из совместной работы вместе с подложкой, что в свою
очередь определяется адгезией. Природа адгезион-
ных сил при защите металла и бетона несколько
отличается.
Для металлов характерна собственно адгезия,
т. е. взаимодействие грунтовочного слоя с подлож-
кой. Прочность пленки зависит от природы связей
(ионной, ковалентной), изменяемой работой Wa ад-
гезии равной произведению средней энергии единицы
связи W на число связей N, приходящееся на единицу
поверхности адгезионного контакта [28]
Wa = WN
Энергия связей колеблется в значительных пре-
делах от 50 до 1000 кДж/моль.
Адгезионная прочность зависит не только от при-
роды связи, но и от состояния .подготовки металличес-
кой поверхности перед окраской.
В процессе пленкообразования изменяются свой-
ства материала, качество поверхности, появляются
дополнительные напряжения, что влияет на характер
адгезионных связей.
Наибольшей адгезионной прочностью обладают
пленкообразователи, превращаемые в полимерное
состояние на подложке и при их химическом взаимо-
действии с металлом.
Самая низкая адгезионная прочность покрытий
из фторопластов, полиэтилена, поливинилхлорида,
сополимеров винилхлорида.
Для повышения адгезии осуществляют модифика-
цию полимеров путем добавления адгезионоактивных
добавок.
Введение наполнителей так же увеличивает ад-
гезионную прочность.
Не меньшее влияние чем природа пленкообразо-
вателя играет состояние поверхности подложки, ее
рельеф, а также влажность воздуха, режим тверде-
ния. Поэтому для каждого типа пленкообразователей
отработаны свои режимы нанесения.
Со временем адгезионная прочность как правило
уменьшается, причем особенно интенсивно при влаж-
ности воздуха выше критической, так как фазовая
пленка воды уменьшает устойчивость гидролитичес-
ких связей между металлом и покрытием. Большой
прочностью в таких условиях обладают пленкообра-
зователи, образующие с водой водородные связи (по-
лиамидные, эпоксиполиамидные, эпоксиуретановые,
поливинилацетатные и др.). Рис. 3.14.
Адгезионная прочность увеличивают подбором
соответствующих грунтовок и качеством подготовки
поверхности.
По характеру взаимодействия с металлической
подложкой грунтовки могут быть пассивирующие,,
фосфатирующие, протекторные, изолирующие и др.
Влажность
поверхностного
слоя Жетона? %
Рис. 3.14.
Зависимость адгезии покрытия
от влажности поверхностного
слоя бетона [31].
Кроме того используются грунтовки — преобразовате-
ли ржавчины.
Особенностью пассивирующих грунтовок являет-
ся их взаимодействие с подложкой с образованием
нерастворимых или малорастворимых соединений,
что достигается путем введения в пленкообразова-
тели пигментов в виде хроматов, фосфатов. К таким
грунтовкам относятся Гф-021, ФЛ-ОЗК (ФЛ-03) ГФ-0119,
ПФ-0142.
Протекторные грунтовки содержат в своем сос-
таве пигменты металла. В органических пленкообра-
зователях осуществляется не электронная, а ионная
проводимость (электронная проводимость характерна
для металлов). В качестве пигмента используются
такие металлы, которые обладают потенциалом мень-
шим, чем сталь. Частицы металлического пигмента
должны быть расположены в пленке таким образом,
чтобы они контактировали друг с другом и с подлож-
кой. Из пигментов этой группы наибольшее распро-
странение нашли цинковые порошки, количество ко-
торых по массе должно быть более 90—95%. Покры-
тия такого рода могут рассматриваться как анодные,
где каждая частица цинка замкнута на подложку
через сопротивление окислов. Пленкообразующими
для протекторных покрытий могут быть как органи-
ческие, например ЭП-057, так и неорганические мате-
риалы— цинкосиликатные краски и грунтовки типа
Силика цинк-2 и Силика цинк-01. [52]
Изолирующие грунтовки типа ПФ-020, ЭП-0010
и др. содержат инертные пленкообразователи и их
защитное действие состоит в уменьшении диффузион-
ной проницаемости для паров воды и газов. Защитная
способность таких грунтовок и покрытий возрастает с
толщиной. Могут быть грунтовки обладающие и сме-
шанными защитными свойствами.
64
Качество подложки играет важную роль в обес-
печении долговечности лако-красочного покрытия.
Существуют разнообразные способы очистки ме-
таллов: химический, механический, термический, ком-
бинированные.
Для металлоконструкций основной метод—меха-
нический: очистка дробью, щетками, песком. В ус-
ловиях заводов используют также сочетание терми-
ческого и механического метода очистки.
Для оценки качества подготовки металла приня-
ты четыре степени очистки [5, 29]. 2-ая степень очист-
ки необходима для лако-красочных покрытий на син-
тетических смолах. Поверхности со 2-ой степенью
очистки можно получить при пескоструйной или дро-
беструйной обработке.
3-я степень очистки (ручная и механические щет-
ки) допускается для покрытий на природных смолах
(битумные, масляные).
Для бетонных и железобетонных конструкций
грунтовочный слой выполняет функцию пропитки по-
верхности и связи между подложкой и покрытием.
Составы для грунтовки должны быть щелочестойки-
ми. Нормативы ограничивают влажность поверхност-
ного слоя в пределах 4—6% по массе.
В отличии от металла для бетона в качестве
грунтовки могут использоваться те же составы, кото-
рые применяются в покрывных слоях. [30]
Нанесенный на подложку лако-красочный мате-
риал после отверждения работает совместно с кон-
струкцией, испытывая напряжения, вызванные де-
формациями, усадочными явлениями, химическими
реакциями, протекающими при отверждении покры-
тий. Наиболее значительные из них вызваны усадкой
при формировании пленки и разностью температур-
ных деформаций подложки и покрытия. Напряжения
внутри пленки изменяются по толщине покрытия —
они максимальны в грунтовочном слое и убывают по
мере удаления от подложки. Чем ниже модуль уп-
ругости полимеров, тем меньше внутренние напряже-
ния. Для уменьшения напряжений в полимеры вводят
пластификаторы и наполнители, соотношение кото-
рых корректируется в зависимости от составов.
В процессе эксплуатации внутренние напряжения
могут сохраняться или изменяться. При этом они мо-
гут быть столь значительными, что способны привести
к разрушению покрытий.
Наличие внутренних напряжений является одной
из причин ограничений предельной толщины лако-
красочных покрытий. Для каждого типа материалов
существует «критическая толщина», увеличивать ко-
торую нецелесообразно, так как защитные свойства
покрытия не только не улучшаются, но и могут ухуд-
шаться.
Разрушение покрытия может произойти от напря-
жений в подложке, превышающих адгезионную проч-
ность и деформацию самого покрытия. Это особенно
характерно для железобетонных конструкций, в кото-
рых при работе могут образоваться трещины как тех-
нологического характера, так и от механических на-
грузок.
Допустимая величина трещин в бетоне для про-
мышленных зданий составляет, как правило, 0,1—
0,3 мм, а для большинства лако-красочных покрытий,
используемых для защиты (перхлорвиниловых, эпо-
ксидных, битумных) — 0,05—0,1 мм.
В зоне трещин покрытие испытывает значитель-
ное растяжение, поэтому для лако-красочных покры-
тий, обладающих трещиностойкостью вводят индекс
«ТР». Такие покрытия, находясь в деформированном
состоянии, могут обеспечивать защитные свойства в
зоне трещины [4].
Для строительных конструкций основными типа-
ми трещиностойких покрытий являются лаки на ос-
нове хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ), ти-
околовые составы, латексные композиции типа «По-
лан», герметики. Рис. 3.15
Рис. 3.15.
Диффузионная проницаемость покрытия на ос-
нове ХСПЭ в зависимости от толщины. [31]
Толщина покрытия, МКМ
1—50	3—150
2—ЮО 4—150
5—200
Эксплуатационная стойкость покрытий
Выпускаемые промышленностью лако-красочные
материалы в зависимости от'их назначения подраз-
деляются на различные группы, каждая из которых
имеет свою индексацию: ГФ — глифталевые; ПФ — пе-
нтафталевые; БТ—битумные; ХВ— перхлорвинило-
вые и поливинилхлоридные; ХС — сополимеровинилх-
лоридные; ЭП — эпоксидные; ЭФ — эпоксиэфирные;
МА — масляные; ФЛ — фенольные; ВЛ — поливинила-
цетатные; КО — кремнийорганические.
Существует также согласно [5] эксплуатационное
деление:
шпатлевки	00
грунтовки	0
Краски, эмали, лаки атмосфе-
ростойкие	1
ограничено атмосферостойкие	2
водостойкие	4
специальные	5
маслобензостойкие	6
химически стойкие	7
термостойкие	8
электроизоляционные	9
Если известно буквенное и цифровое обозначе-
ния лако-красочного материала, то их можно расшиф-
ровать согласно вышеперечисленной группировке.
Например. ХВ-1100 изначает: (ХВ) — перхлорвини-
ловая, (1) — эмаль атмосферостойкая с порядковым
номером 100.
Атмосферные воздействия. Покрытие может об-
5 А-289.
65
ладать высокой химической стойкостью, но, если
оно не атмосферостойко, срок его службы например в
открытых конструкциях, будет значительно сокращен.
Основными из воздействующих факторов являются:
радиационное солнечное воздействие и кислород воз-
духа. Под действием ультрафиолетовых лучей в поли-
мерных материалах происходит фотодеструкция мо-
лекул. При этом световая энергия превращается в
химическую. Молекулы переходят в активное состоя-
ние и происходит разрыв связей. Скорость разруше-
ния покрытий в атмосфере почти в 50 раз больше, чем
в помещении.
Кроме солнечного света процессы деструкции ус-
коряются действием кислорода воздуха и озоном. Ха-
рактерным признаком старения является потеря
блеска лако-красочного покрытия.
Для повышения стойкости в покрытия вводят пиг-
менты экранирующие излучение (сажа, алюминиевая
пудра и др.), а также фотостабилизаторы.
Сравнительно быстро стареют масляные и битум-
ные покрытия, некоторые герметики.
Наибольшей стойкостью обладают пленкообразо-
ватели типа фторопластов, полистирола, полисилок-
саны, хлорсульфированный полиэтилен, а также цин-
ксиликатные материалы.
В комплекс атмосферных воздействий входят
также агрессивные жидкие, твердые и газовые сре-
ды, которые могут действовать как самостоятельно,
так и совместно с солнечной радиацией и кислородом
воздуха.
Газовые среды. В агрессивных газовых средах
промышленных предприятий коррозионная стойкость
самой полимерной пленки достаточно высока, поэ-
тому «отказ» покрытия часто наступает, вследствии
диффузии через пленку агрессивных продуктов к под-
ложке (бетон, сталь) и ее коррозии. В обеспечении
защитных свойств проницаемость играет важную
роль, характеризуя изолирующую способность плен-
ки.
Проницаемость газов и жидкостей через пленки
носит диффузионный характер. С повышением моле-
кулярной массы коэффициенты диффузии газов и
жидкости уменьшается.
Проницаемость повышается также с введением
пластификаторов, снижающих жесткость молекуляр-
ной цепи полимера.
Коэффициенты водонепроницаемости для лако-
красочных покрытий составляют 10-5ж10-11 м2/ч х
х ПА газонепроницаемости —10~16—10~12 м2/ч х ПА.
В покрытии могут быть сквозные поры больших
размеров, а также дефекты при выполнении работ.
Для каждого типа покрытий существует предельная
толщина обеспечивающая минимальное количество
пор (которые образуются при испарении растворите-
ля). Для этого покрытия выполняют многослойными,
когда каждый последующий слой (количество слоев
достигает 6—8 и более) перекрывает поры предыду-
щего.
Проницаемость пленки для влаги в значительной
степени зависит от полярности полимеров (полярные,
слабополярные, неполярные). Чем она выше, тем
больше проницаемость и сорбционная влажность
пленок. Толщина покрытий составляет:
на металлической подложке —
эпоксидных—100—200 мк,
перхлорвиниловых—180 мк;
на бетонной подложке эти толщины увеличиваются
примерно в 1,5 раза.
Значительное понижение проницаемости имеет
место при пигментировании пленкообразователей.
Так применительно к масляным покрытиям снижение
водонепроницаемости характеризуется следующими
значениями:
непигментированное покрытие	1,0,
пигментированное цинковым кроном	0,70,
железным суриком	0,56,
цинковыми белилами	'	0,42,
свинцовым суриком	0,34
Для бетонных и железобетонных конструкций на
проницаемость влияет характер пористости поверх-
ности. Так например проницаемость химически стой-
кого покрытия, нанесенного на пористый ячеистый
бетон в десятки раз выше, чем на тяжелый бетон (при
одинаковой подготовке).
При действии жидких агрессивных сред лако-
красочные покрытия не обеспечивают надежную ан-
тикоррозионную защиту. Это должно учитываться как
при проектировании, так и при ремонтах зданий и
сооружений.
Нередко проектировщики применяют лако-кра-
сочные покрытия в растворах кислот и щелочей, ис-
пользуя справочные данные по химической стойкости
того или иного материала. При этом не учитывают, что
покрытия не работают самостоятельно, а их «отказ»
наступает в результате подпленочной коррозии.
Ввиду незначительной толщины лако-красочных
материалов трудно гарантировать отсутствие сквоз-
ных пор. Но даже при их отсутствии наличие гидроста-
тического напора приведет к диффузионной проница-
емости, прониканию агрессивной среды к подложке, и
коррозии бетона или стали под лако-красочным по-
крытием.
Практика показывает что защита от коррозии в
жидких высокоагрессивных средах как металла, так и
бетона может осуществляться только мастиками (тол-
щиной не менее 1—3 мм), листовыми, рулонными
материалами или футеровкой.
Поэтому применять окрасочную защиту можно
лишь при случайных проливах или действии нейтраль-
ных или слабо агрессивных сред.
Выбор системы лако-красочных покрытий заклю-
чается в подборе типа покрывного слоя, удовлетво-
ряющего химической стойкости и атмосферостойкости
(если конструкция эксплуатируется на открытом воз-
духе) и грунтовки обладающей адгезией к подложке и
покрытию.
Для бетона и железобетона в качестве грунтовки
(пропитки) может использоваться эмаль и лак, приме-
няемый в покрытии.
Для защиты строительных конструкций лако-кра-
сочными покрытиями разработано достаточное коли-
чество регламентов, рекомендаций и систем покры-
тий. [3, 4, 5]
Поэтому в табл. 3.15, 3.16 приведены варианты
лако-красочной защиты ограниченного ассортимента
с учетом опыта выполнения работ специализирован-
ными производственными организациями по защите
от коррозии.
Строительные металлоконструкции на заводах-
изготовителях должны выполняться с защитой или
как минимум с грунтовкой. Чаще они поставляются на
строительную площадку только огрунтованными или
же вообще без защиты.
Если грунтовка соответствует используемой схе-
ме покрытия, то перед окраской обычно наносится
лишь один слой так называемого «освежающего»
66
грунта, по которому затем наносится химически стой-
кое покрытие.
В том случае когда металлоконструкции поступа-
ют на площадку с грунтом, который не соответствует
выбранной схеме покрытия, требуется его очистка
или проведение дополнительной работы по подбору
переходного слоя, обеспечивающего адгезию к под-
ложке и покрытию.
Окраска по ржавчине
Для металлоконструкций очистка поверхности пе-
ред окраской является наиболее трудоемкой опера-
цией. Трудоемкость этой операции порой превышает
50% всех трудозатрат по защите.
Нередко выполнение пескоструйной или дробест-
руйной очистки на площадке невозможно по санитар-
ным или технологическим требованиям. Еще сложнее
выполнять очистку при реконструкции и ремонтах в
условиях действующих предприятий. Поэтому понятен
тот интерес, который проявляют специалисты к мето-
дам окраски по ржавчине. В стране существует про-
мышленное производство различных типов материа-
лов, рекомендуемых для этих целей. При их выборе
следует учитывать, что в условиях агрессивных сред
они уступают традиционным методам очистки в части
сроков службы защитных покрытий и пока не могут
быть рекомендованы как равноценные пескоструйной
или дробеструйной обработке.
Окраску по ржавчине целесообразно использо-
вать при ремонтах и реконструкции. В новом стро-
ительстве— для защиты мало ответственных строи-
тельных конструкций (обслуживающие площадки,
лестницы, переплеты).
Грунтовки — преобразователи ржавчины.
Большинство преобразователей содержат в сво-
ем составе ортофосфорную кислоту, которая при вза-
имодействии с продуктами коррозии превращает их в
нерастворимые фосфаты железа. Так как преобразо-
ватели содержат пленкообразующие материалы, на
поверхности металла образуется слой, обладающий
определенной коррозионной стойкостью. Преобразо-
ватели можно применять, когда толщина продуктов
коррозии не превышает 80—120 мк. Для толстой плас-
товой ржавчины они не применимы и требуется ее
предварительная очистка.
В слабо агрессивных средах для строительных
конструкций могут быть рекомендованы преобразова-
тели, модификаторы, грунтовки-модификаторы ЭВА-
01 ГИСИ, № 444, ВА-0112, № 3, П-1 Т (для ржавчины не
более 50 мк), МС-0152 и др.
Для -агрессивных сред разработана специальная
грунтовка-модификатор ЭП-0199 пригодная для после-
дующего нанесения эпоксидных и перхлорвиниловых
покрытий. Опыт эксплуатации ЭП-0199 показал ее вы-
сокую химическую стойкость.
Армированные лако-красочные покрытия
Увеличение толщины лако-красочных покрытий
более 200—300 мк снижает качество покрытия ввиду
значительных усадочных деформаций. В то же время
большая толщина во многих средах необходима для
уменьшения диффузионной проницаемости и повыше-
ния механической прочности. С этой целью лако-
красочное покрытие армируют. В качестве арматуры
используют различные марки стеклотканей (Т-11, Т-
13, ТСФ, СС-1, СС-2, СС-4 и др.).
При выборе марок стеклотканей важно чтобы они
не были слишком плотными и имели адгезию к лако-
красочным покрытиям.
Для связующего используют химическистойкие
смолы типа эпоксидных, полиэфирных и др. Введение
арматуры повышает механическую прочность поли-
меров и превращает лако-красочное покрытие уже в
стеклопластиковое. При этом желательно, чтобы тол-
щина армирующей ткани была близка к толщине
пленки. Обычно используют двухслойное армирова-
ние, но может быть и большее количество слоев, и
тогда общая толщина достигает 3—5 мм. Армирован-
ное лако-красочное покрытие может использоваться
как самостоятельное—для слабой и средней степени
агрессивного воздействия жидких сред или же в каче-
стве подслоя под футеровку при высокой степени
коррозионной опасности.
Применение армированных покрытий возможно и
при действии сильноагрессивных сред (например рас-
творов кислот) при соответствующем выборе связую-
щих.
Армированные покрытия применяют в полах (как
подслой), резервуарах, наливных сооружениях, вы-
полненных, как из металла, так и железобетона.
Существуют противоречивые данные о целесооб-
разности использования для защиты армированных
лако-красочных покрытий. Отмечается, что при защи-
те железобетонных конструкций ввиду неровностей
трудно обеспечить тщательное прилегание стеклотка-
ни к поверхности и поэтому возможны сквозные по-
ры. Кроме того, если стеклоткань обработана замас-
ливателем, то не обеспечивается адгезия со связую-
щим. При использовании плотной стеклоткани послед-
няя не всегда пропитывается и остается «сухой», что
также приводит к резкому увеличению проницаемос-
ти. Имеется и положительный опыт, когда армирован-
ные покрытия длительное время эксплуатировались в
условиях сильно агрессивных сред, сохраняя высокие
защитные свойства. Следует признать, что обеспечить
работоспособность указанной защиты во всех случаях
возможно при тщательном соблюдении технологии
нанесения. [27]
Методы защиты армированными лако-красочны-
ми покрытиями весьма схожи с изготовлением стек-
лопластиков ручным контактным формированием.
ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ
(ПРОПИТКА, УПЛОТНЕНИЕ, ГВДРОФОБИЗАЦИЯ)
Для бетонных (асбестоцементных, деревянных)
поверхностей кроме лако-красочных покрытий могут
применяться и другие виды вторичной защиты, многие
из которых не менее эффективны. Их использование
целесообразно при ремонтах и новом строительстве,
так как позволяет отказаться от дефицитных и много-
слойных покрытий.
Пропитка поверхности
Отличие пропитки от краски в том, что использу-
ются материалы, хорошо проникающие в бетон, поли-
меризирующиеся в порах или заполняющие их. При
лако-красочной защите грунтовочный слой также яв-
ляется пропиточным, но глубина этого слоя незначи-
тельна. При пропитке поверхности (как самостоятель-
ном виде защиты) глубина пропитки может достигать
1—20 мм.
Существует несколько типов пропитки.
Пропитка сборных конструкций и изделий (сваи,
балки, фундаментные блоки, листы асбестоцемента и
др.). Пропиточным материалом чаще всего являются
продукты нефтепереработки, а также полимеры. В
5’
67
заводских условиях отдельные конструкции можно
пропитать на всю глубину.
Наиболее эффективен этот вид защиты для сбор-
ных железобетонных и бетонных элементов, листов
асбестоцемента, когда имеется возможность органи-
зовать специальный участок по выполнению работ.
Как правило конструкции перед пропиткой долж-
ны быть высушены. Продолжительность пропитки бе-
тона и цементного камня возрастает с понижением
вязкости вяжущих и снижением плотности изделий,
[рис. 3.16, 3.17]
Рис. 3.16.
Глубина пропитки цементного
раствора в зависимости от вяз-
кости пропиточных материа-
лов: [32]
1—битум марки БН-П; 2—то
же, БН-1; 3 —то же, БН-0; 4 —
то же, БН-У; 5 — петролатум;
6 — озокерит; 7 — парафин.
£
Время? ч
Рис. 3.17.
Глубина пропитки цементного рас-
твора в зависимости от времени вы-
держки в различных материалах: [32]
1—парафин; 2 — озокерит; 3 — пет-
ролатум; 4 — битум БН-У; 5—то же,
БН-1; 6—то же, БН-П; 7—то же,
БН-0.
Значительно реже применяется пропитка для
вторичной защиты после монтажа конструкций (по
типу лако-красочной). Между тем пропиточная защи-
та обладает рядом преимуществ: простота нанесения,
большой срок службы, обеспечение высокой плотнос-
ти и непроницаемости поверхностного слоя бетона.
(32, 33)
Опыт эксплуатации конструкций в агрессивных
средах с пропиточной защитой показал, что как в
заводских, так и построечных условиях она с успехом
может применяться в сильно агрессивных газовых и
даже жидких средах.
Флюатирование— повышение плотности и стой-
кости поверхностного слоя пористых строительных
материалов. Это один из старых способов защиты. В
настоящее время он используется редко, хотя обла-
дает определенными достоинствами. По сравнению с
лако-красочными покрытиями — более простая техно-
логия нанесения и возможность использования недо-
рогих материалов. Метод заключается в обработке
бетона водными растворами кремнефтористоводо-
родной кислоты или ее солей (флюатами магния или
цинка). Флюатирование представляет по существу ис-
кусственно вызванное кратковременное воздействие
на бетон агрессивной жидкой среды, продукты взаи-
модействия которой заполняют и кальматируют
(уплотняют) поры бетона.
Флюатирование (растворами кислоты концентра-
цией не выше 5—7%) может быть как самостоятель-
ной операцией, так и в сочетании с лако-красочными
покрытиями.
Процесс флюатирования в зависимости от пори-
стости бетона проводят за 2—3 раз с промежуточным
высушиванием, причем первоначально используют
слабые растворы концентрацией соответственно 1 и
3%.
Гидрофобизация —обработка пористых поверх-
ностей водоотталкивающими составами. Пленка, об-
разуемая на поверхности конструкций, является барь-
ером, уменьшающим проникание влаги к нижележа-
щим слоям бетона, кирпича, асбестоцемента.
Гидрофобизация является одной из разновиднос-
тей пропиточной изоляции. Так же как и пропитка она
может быть объемной и поверхностной. Гидрофоби-
зация эффективна при наличии капиллярного подсо-
са, при атмосферной коррозии, осадках, наличии
твердых гидроскопичных частиц в воздухе.
Гидрофобизирующие растворы могут быть как на
воде, так и органических растворителях. Во всех слу-
чаях необходимо, чтобы они проникали в глубину
бетона. Под действием солнечной радиации органи-
ческие гидрофобизаторы со временем теряют свои
свойства и поверхность вновь становиться гидрофиль-
ной, т. е. смачиваемой. Поэтому обработанные гидро-
фобизирующими составами конструкции требуют пе-
риодического (через 2—3 года) восстановления.
Наибольший эффект дает гидрофобизация для
защиты фасадов, при наличии капиллярной влаги.
Лако-красочные покрытия, нанесенные на по-
верхность предварительно обработанную гидрофоби-
зирующими составами, имеют больший срок службы
на 20—50% по сравнению с обычной лако-красочной
защитой. (34, 35)
Для гидрофобизации часто используют кремний-
органические жидкости на основе метилсиликонат
натрия ГКЖ-11, полигидросилоксана ГКЖ-94 и этил-
силиконата натрия ГКЖ-10, а также эмульсии типа
КЭ-119, обладающие высокой реакционной способ-
ностью и химической стойкостью.
Мастичные покрытия применяются как самосто-
ятельный вид защиты стали и железобетона при дей-
68
ствии средне и сильно агрессивных сред. Покрытия по
сравнению с лако-красочными считаются толстослой-
ными (0,5-—3,0 мм).
Для приготовления мастик (замазок) используют-
ся связующие (эпоксидные, полиэфирные, фенолфор-
мальдегидные, модифицированные эпоксидные и
другие смолы). Соотношение связующее—наполни-
тель (молотый кварц, диабаз, андезит) 1:(2-ьЗ). В за-
висимости от типа смол вводится отвердитель и плас-
тификат.
Замазки обладают прочностью при разрыве, пре-
восходящей прочность цементных растворов: на сжа-
тие до 50—100 МПА, изгиб — до 30—50 МПА. Адгезия к
бетону достигает 2—3 МПА. Изготовление мастичных
покрытий осуществляется в построечных условиях (в
отличии от многих лако-красочных покрытий). Поэ-
тому перед нанесением составы должны уточняться
лабораторным путем в зависимости от вязкости смо-
лы, типа растворителей, состава наполнителей и т. д.
На бетонную поверхность.мастика, как правило,
наносится с предварительной пропиткой (упрочнени-
ем) поверхностного слоя.
Химически стойкие мастики используются как в
качестве самостоятельной защиты (о чем говорилось
выше), так и для прослойки штучных материалов.
Составы прослоенных мастик отличаются содержани-
ем наполнителей и связующих [27].
ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ЭЛАСТОМЕРОВ
Одним из наиболее надежных способов защиты в
сильно агрессивных средах является нанесение бес-
шовных эластичных покрытий, близких по химической
стойкости к резинам. В отличии от листовых резино-
вых покрытий (наносимых только на металлические
конструкции) и требующих последующей обработки
паром или горячей водой (процесс вулканизации) эла-
стомерами можно защищать в построечных условиях
как бетон, так и сталь. Наносят их как и мастики:
кистью, валиком, распылителем. Толщина покрытий
составляет до 1—3 мм.
В зависимости от используемого материала по-
крытия могут быть на основе каучуков, гуммировочно-
го состава типа наирита, водной дисперсии латекса.
Благодаря высокой химической стойкости и тех-
нологичности эластомеры можно наносить на слож-
ные по конфигурации конструкции, а высокая эла-
стичность обеспечивает работоспособность при нали-
чии в железобетоне трещин. Для защиты от агрессив-
ных сред используют: наирит-хлорпреновый каучук
типа НТ; полисульфидные каучуки, на основе которых
выпускаются герметики У-30, У-ЗОМ, МЭС-5, МЭС-10;
дивинилстирольный термоэластопласт—основа гер-
метика 51-Г-10. Особую группу представляют водные
дисперсии латексов, из которых изготавливают ком-
позиции типа Полан марок Б, 2М, хлор и др. Компо-
зиции типа Полан наряду с высокой химической стой-
костью обладают важным преимуществом перед мно-
гими защитными покрытиями — они пожаро- и взрыво-
безопасны.
Эластомеры с успехом используются как само-
стоятельно так и для непроницаемого подслоя под
футеровку [27].
ЛИСТОВЫЕ И РУЛОННЫЕ ПОКРЫТИЯ —В КАЧЕ-
СТВЕ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ для защиты
строительных конструкций используются в ограничен-
ном объеме. Связано это как с технологическими
трудностями, возникающими при производстве работ
в стыковых соединениях, так и недостаточной механи-
ческой прочностью многих термоэластопластов (поли-
этилена, пластиката и др.).
В то же время благодаря высокой химической
стойкости при отсутствии механических нагрузок не-
которые из них с успехом могут применяться для
защиты бетона и железобетона, например, профили-
рованный полиэтилен.
Недостатком обычного полиэтилена является от-
сутствие адгезии. До настоящего времени нет надеж-
ных клеевых композиций, обеспечивающих его нане-
сение на металл или бетон.
В профилированном полиэтилене ребра имеют
специальную форму, что позволяет после укладки в
свежеприготовленный бетон надежно заанкерить
листы. Закрепленные листы в стыковых соединениях
после монтажа сваривают полосками такого же поли-
этилена.
Имеется опыт применения профилированного по-
лиэтилена и для защиты монолитных наливных соору-
жений. В этом случае листы (предварительно раскро-
енные по форме сооружений) крепят до бетонирова-
ния к опалубке с внутренней стороны. После набора
прочности опалубку демонтируют и полиэтилен оста-
ется как защитное покрытие. Стыки сваривают кон-
тактным методом.
Наиболее эффективно использовать профилиро-
ванный полиэтилен в условиях заводов-изготовителей
железобетона для защиты канализационных коллек-
торов, труб, стеновых панелей. См. рис. 5.28.
Ввиду высокой химической стойкости (к большин-
ству кислот, щелочей, газов высоких концентраций)
такая защита может с успехом конкурировать с тради-
ционной футеровкой. [36]
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ
Для металлоконструкций одним из наиболее эф-
фективных методов защиты является нанесение ме-
таллических покрытий, обладающих более высокой,
чем углеродистая сталь коррозионной стойкостью и
'сроком службы.
С этой целью в заводских условиях применяют:
горячее цинкование, алюминирование, цинк-алюми-
нирование, металлизационные покрытия. На строи-
тельной площадке — металлизационные покрытия.
Сравнительные данные скорости коррозии стали,
цинка, алюминия, приведенные в табл. 2.2, показыва-
ют, что в промышленной атмосфере скорость кор-
розии цинка и особенно алюминия во много раз мень-
ше чем у стали.
Защитные свойства металлических покрытий ос-
нованы на их способности при действии атмосферной
влажности и в водных средах образовывать защитную
окисную пленку. [47, 48, 49]
Состав пленки зависит от действующей среды.
При использовании цинка она содержит гидроокись
цинка и различные соли (сульфаты, сульфиды, карбо-
наты цинка). Ее образование обеспечивает сохран-
ность металлического покрытия. Окись цинка облада-
ет амфотерными свойствами и при действии как кис-
лых, так и щелочных сильно агрессивных сред она
может разрушаться, (рис. 3.18)
В алюминиевых покрытиях защита обеспечивает-
ся за счет образовавшейся окисной пленки оксида
алюминия А1(ОН)з. Некоторые исследователи счита-
ют, что на алюминии образуется двухслойная пленка:
первый слой незначительной толщины содержит
аморфный оксид алюминия. Верхний слой состоит из
байерита и белита—минерала с'кристаллической ре-
69
Рис. 3.18.
Зависимость скорости коррозии цинка от pH
среды.
шеткой. В зависимости от среды могут быть и другие
составляющие пленки. На свежей поверхности алю-
миния пленка образуется очень быстро, достигая тол-
щины около 10 А°.
Значительное влияние на стойкость пленки (по-
вышается с уменьшением в нем примесей) оказывает
химический состав алюминия.
Для алюминия так же как и цинка сильно агрес-
сивными являются условия работы при повышенной
влажности с наличием таких газов как хлор, хлорис-
тый водород, где необходима их дополнительная за-
щита. [48]
В строительстве основным типом защитных ме-
таллических покрытий является горячее цинкование.
Оно выполняется как правило на металлургических
заводах и заводах металлоконструкций. В ванны, за-
полненные расплавленным цинком, опускают, метал-
лические изделия и конструкции. Температура рас-
плава составляет 440—520° С. На поверхности метал-
ла происходит взаимодействие стали с цинком с об-
разованием железоцинковых соединений, при кото-
рых изменяется химический состав и структура по-
верхностного слоя стали. Поэтому покрытие, получен-
ное в расплаве, состоит из нескольких железоцинко-
вых фаз и слоя цинкового покрытия, (рис. 3.19)
Слои, образованные из сплавов на основе сис-
темы цинк-железо, более твердые, чем углеродистая
сталь. Цинк защищает сталь электрохимически, так
как он имеет потенциал отрицательный по отношению
к стали. В определенных условиях, например в горя-
чей воде, механизм защитного действия изменяется.
Цинк становится катодным покрытием.
Электрохимический механизм защиты заключает-
ся в том, что по отношению к стали цинковое покры-
тие выполняет роль анода (т. е. той части, которая
растворяется), а подложка основного металла являет-
ся катодом. На ней протекают процессы восстановле-
ния водорода и кислорода без разрушения подложки.
Длительность защиты определяется не средней, а
минимальной толщиной цинкового покрытия кон-
струкции. Последняя зависит от температуры и про-
должительности выдержки, которая в свою очередь,
70
Рис. 3.19.
Схема расположения слоев (фаз) цинкового покрытия по-
лученного в расплаве цинка и их микротвердость [47]
г — фаза — толщина 1—3 мкм, содержание железа 21—28%
(по массе);
д — фаза—содержание железа 7—11,5%;
£—фаза—содержание железа 6,2—6%;
а—фаза поверхностный слой основного металла;
rj — верхний слой покрытия (слой цинка).
зависит от характера технологического процесса
(стальная полоса, прокатные изделия и т. д.) и может
составлять 1—10 и более секунд. Оптимальная тол-
щина покрытий 10—200 мк, так как при большей воз-
можны внутренние напряжения, ввиду низкой плас-
тичности покрытий.
Алюминиевые покрытия, как и цинковые, получа-
ются путем погружения в горячий расплав. Темпера-
тура ванн значительно выше, чем при цинковании —
620—710° С.
Толщина покрытия составляет от 25 до 75 мк.
НАНЕСЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
НАПЫЛЕНИЕМ (МЕТАЛЛИЗАЦИЯ)
Кроме горячего цинкования и алюминирования в
строительстве для защиты стальных конструкций ис-
пользуют нанесение металлических покрытий путем
напыления. Основные преимущества этого метода—
возможность выполнять защиту на строительной пло-
щадке. Напылением можно защищать резервуары,
трубы, мосты, металлоконструкции покрытий и пере-
крытий.
Процесс напыления заключается в расплавлении
алюминиевой или цинковой проволоки и нанесении
расплава сжатым воздухом на металлическую под-
ложку. При ударе частицы уплотняются, прилипают
друг к другу и к поверхности.
В зависимости от типа аппарата, используемого
для металлизации, различают газопламенное и элек-
тродуговое напыление. Газопламенное напыление-
расплавление цинковой (алюминиевой) проволоки
или порошка осуществляется газовой струей. Исполь-
зуется ацетилен, кислород, смеси горючих газов.
Электродуговая металлизация: электрометалли-
затор имеет редуктор для подачи в сопло двух цинко-
вых проволок. Между ними образуется при контакте
электрическая дуга, в которой расплавляется цинк.
Одновременно подаваемый сжатый воздух разбрасы-
вает расплав на защищаемую поверхность. Диаметр
цинковой проволоки в ручных металлизаторах—1,5—
2,8 мм, в стационарных до 8 мм.
При газопламенном методе может использовать-
ся не проволока, а порошок цинка, или смесь цинка с
добавками размером 100—200 мк. Температура цин-
ка, наносимого на поверхность, составляет у прово-
лочных металлизаторов на расстоянии 100—150 мм от
пистолета 400—500° С, а скорость нанесения частиц —
130—150 м/сек, что обеспечивает при выполнении
требований технологии необходимую адгезию метал-
лического покрытия к подложке.
Конструкция пистолетов — металлизаторов реше-
на таким образом, что расплав в виде мелких частиц
(до 0,01 мм) достигает подложки в расплавленном
состоянии и затем затвердевает.
Поток частиц цинка или алюминия имеет форму
факела, в центре которого температура несколько
больше, чем на периферии, отличается и скорость
нанесения. У напыленного металла основная связь с
подложкой осуществляется механически, так как для
сплавления напыляемых частиц с металлом тепла
недостаточно, а процесс считают «холодным». Поэ-
тому для обеспечения адгезии важно тщательно под-
готавливать, поверхность с тем, чтобы обеспечить оп-
ределенную шероховатость и очистку от окислов. Сте-
пень очистки не должна быть ниже 2. Для получения
такой поверхности необходима тщательная очистка
стальной дробью.
После очистки профиль поверхности может дос-
тигать 60—80 мк. и проходит как бы механическое
«Заанкеривание» частиц цинка (или алюминия).
Жесткие ограничения действуют и к интервалу
времени между очисткой и нанесением металла. Да-
же в закрытых помещениях с влажностью менее 60—
80%, перерывы в операциях не должны превышать
5—7 часов.
Особенностью металлизационного покрытия яв-
ляется его пористая поверхность, которая сохраняет-
ся даже при оптимальной толщине 280—300 мк (более
толстые покрытия не применяют, ввиду снижения ад-
гезионной прочности).
Хотя открытая пористость покрытия достигает 5—
20%, защитные свойства сохраняются за счет элек-
трохимического эффекта, а также в результате заку-
порки пор продуктами коррозии. Считается, что если
металлическое покрытие имеет достаточную массу на
единицу площади (для цинка 0,160 кг/м2), то защита
уже обеспечивается, а отдельные механические на-
рушения самозалечиваются за счет анодного раство-
рения.
Высокая экономическая эффективность металли-
зации доказана многолетним опытом эксплуатации
металлических мостов в США, где этот вид защиты
применяется с конца 30-ых годов. Об этом свидетель-
ствует также решение некоторых фирм, например в
Канаде, заменять лако-красочные цинкосодержащие
краски на металлизацию по таким ответственным со-
оружениям, как мосты.
КОМБИНИРОВАННЫЕ ПОКРЫТИЯ
Наиболее эффективным методом защиты в агрес-
сивных средах (промышленная атмосфера) являются
металлизационно-лако-красочные покрытия: нанесе-
ние металлического покрытия с последующим окра-
шиванием химически стойкими лако-красочными ма-
териалами.
Считается, что защитная способность комбиниро-
ванных покрытий в 1,5—2,5 раза выше отдельного
металлизационного и лако-красочного покрытия.
В некоторых странах, например ФРГ, 75% сталь-
ных конструкций и 90% листового материала для ра-
боты в агрессивных средах выполняют с комбиниро-
ванной защитой.
Наиболее эффективно использовать комбиниро-
ванные покрытия в конструкциях, которые сложно
ремонтировать (мосты, трубы, градирни, опоры ЛЭП).
Благодаря тому, что металлизационные и лако-
красочные покрытия взаимно усиливают друг друга,
систему металлическое покрытие—лако-красочное
покрытие ряд исследователей оценивают как компо-
зиционную, в которой одна фаза — пористый метал-
лизационный слой, а вторая — полимер, уплотняющий
и пропитывающий его. Поэтому полимерные пленко-
образователи должны обладать свойствами, обеспе-
чивающими заполнение пор и хорошую смачивае-
мость их стенок. С этой целью применяют перхлор-
виниловые, эпоксидные, полиуретановые и другие хи-
мически стойкие лако-красочные материалы.
ШТУЧНЫЕ ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ ПОКРЫТИЯ
Для многих сильно агрессивных сред при защите
элементов зданий, сооружений и технологического
оборудования широко применяется футеровка (обли-
цовка) штучными химически стойкими материалами.
Отдельные недостатки такой защиты (многодель-
ность, материалоемкость, значительные габариты) в.
полной мере компенсируются ее надежностью. Поэ-
тому специализированные организации, выполняю-
щие работы по защите от коррозии в сильно агрессив-
ных средах, до 90% всех объемов нередко ведут с
применением футеровки.
Развитие более прогрессивных видов первичной
защиты: конструкционных полимеров и тонкослойных
облицовок как и специальных сталей пока идет до-
вольно медленно и значительно отстает от потребнос-
тей предприятий. Поэтому еще многие годы этот про-
веренный десятилетиями метод защиты будет нахо-
дить широкое применение в промышленных зданиях и
сооружениях.
Конструкция, футеровок может быть простой и
комбинированной, однослойной и двух(много)слой-
ной. (рис. 3.20).
В комбинированной футеровке кроме штучных
материалов, дополнительно применяется еще изоля-
ционный слой, обладающий химической стойкостью
(подслой). Применение штучных футеровок следует
признать целесообразным при наличии таких условий,
когда другие виды первичной и вторичной защиты не
могут быть эффективны. Например: при действии кон-
центрированных кислот, щелочей, солей; при слабых
средах и наличии механических нагрузок (полы, резе-
рвуары и др.); при использовании футеровки в качест-
ве несущих конструктивных элементов (фундаменты,
сложное технологическое оборудование), или же для
снижения температуры в нижележащих слоях.
Для футеровки используют кислоупорный кирпич
или плитку, фасонные изделия из керамики и хими-
чески стойких бетонов, углеграфитовые материалы,
каменное литье, штакоситалл и др.
Керамические изделия — наиболее распростра-
нены ввиду их стойкости к большинству кислот (кроме
фторсодержащих).
71
Изделия из каменного литья и шлакоситалловые
плитки применяются при воздействии концентриро-
ванных щелочей и кислот (также за исключением
фторсодержащих).
Углеграфитовые штучные материалы обладают
универсальной стойкостью, но ввиду их высокой стои-
мости применяют главным образом в оборудовании и
сооружениях при наличии фторсодержащих сред.
Для соединения штучных изделий в монолитную
конструкцию последние укладывают на прослойку из
химически стойких материалов. Прослойка (наряду с
прочностью) должна обладать химической стойкос-
тью по возможности близкой к материалу футеровки.
Прослойки могут быть кислотостойкими (жидкое стек-
ло и минеральный наполнитель), щелочестойкими (це-
ментно-песчаный раствор), обладать универсальной
химической стойкостью как в кислотах, так и щело-
чах— полимерные мастики. '
Из полимерных прослоек широко используются
мастики и замазки на основе фенол-формальдегид-
ных смол (арзамит), многочисленные модификации
эпоксидных замазок, а также замазки на основе фу-
рановых и других типов смол.
В состав комбинированных футеровок, кроме
штучных изделий и прослойки, входит изоляционный
слой, называемый подслоем. Он препятствует прони-
Типы защитных футеровок:
(Т)—простая однослойная;
(2)—простая двухслойная;
(3) — комбинированная однослойная;
(4) — комбинированная двухслойная;
1	— металл (или железобетон);
2	— прослойка;
3	— штучные химически стойкие изделия (плитка, кирпич и
др.);
4	— химически стойкая изоляция-подслой (полиизобути-
лен, стеклопластик, битумно-рубероидная и др.).
канию агрессивной среды к нижележащим конструк-
циям. Его использование вызвано тем, что большинст-
во керамических изделий (основной материал футе-
ровки) обладает высокой пористостью (до 12%). Поэ-
тому при наличии одностороннего гидростатического
напора, футеровка диффузионно проницаема. Наряду
с этим в защитной футеровке и прослойке могут быть
сквозные трещины и поры, вызванные дефектами
производства работ. Поэтому подслоенный материал
по химической стойкости подбирают исходя из воз-
можности проникания к нему той среды, которая кон-
тактирует с футеровкой. Так для концентрированных
кислот применяют полиизобутилен; в условиях не-
больших концентраций кислот и щелочей с успехом
используются рулонные материалы на битумной ос-
нове: гидроизол, бризол, стеклорубероид и др.
С целью повышения надежности подслоенных
материалов их выполняют не менее, чем в два слоя.
Проектирование комбинированных футеровок вклю-
чает: определение действующих агрессивных сред и
механических воздействий, выбор типа защитного по-
крытия (футеровки и прослойки) и подслоя, проведе-
ние при необходимости теплотехническими прочност-
ных расчетов (при защите сооружений и оборудова-
ния).
Защитные футеровки являются одной из разно-
видностей каменной кладки, поэтому к ним примени-
мы все основные положения, изложенные в СНиП
11—22—81 для каменных и армокаменных конструк-
ций с учетом физико-механических свойств, применя-
емых химически стойких штучных материалов и про-
слоек. [53]
УЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ
И МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ.
Ввиду разности температурных деформаций ма-
териалов футеровки и защищаемой конструкции на
границе этих материалов при нагревании или охлаж-
дении будут наблюдаться различные напряжения.
В железобетоне линейные деформации футеров-
ки, выполненной из кислоупорного кирпича лишь не-
значительно отличаются от деформации железобето-
на. Поэтому для круглых в плане сооружений с тем-
пературой не выше 40° С, эксплуатирующихся в поме-
щении, расчет футеровки сводится как правило к
проверке ее на устойчивость.
Наиболее сложными являются условия работы,
когда наружная поверхность промерзает, а футеров-
ка внутри сооружения контактирует с теплыми жид-
кими средами. Для сооружений прямоугольных в пла-
не перепад температур по толщине футерованной
стенки и соответственно различные удлинения наруж-
ного и внутреннего слоев могут быть причиной потери
устойчивости футеровки. В этом случае футеровку
можно условно рассматривать как фрагмент кирпич-
ной стены, [рис. 6.3] жестко заделанной по боковым
стенкам и подвергающейся сжатию, вызванному раз-
ностью температурных деформаций. Поэтому жела-
тельно чтобы нулевая изотерма проходила в толще
железобетона и не выходила под футеровку.
Наряду с возможным влиянием на потерю устой-
чивости, промерзание футеровки недопустимо и по
тем соображениям, что образование линз из льда
отрицательно сказывается на долговечности защиты,
так как материал футеровки обычно не обладает
высокой морозостойкостью.
В металлических сооружениях расчет футеровки
является обязательным условием проверки ее рабо-
тоспособности. Кроме расчета на прочность, устой-
чивость и трещиностойкость, требуется проверка сов-'
местной работы металл — футеровка. Дело в том, что
у металла и футеровки значительная разница в теп-
м2 °C
ловой инерции—D - —	,
72
где D — показатель, характеризующий изменения
температуры материала конструкции при
колебаниях температуры наружного воз-
духа (более подробно см. главу 5).
Рассмотрим например разницу в величинах теп-
ловой инерции стенки стального резервуара толщи-
ной 8 мм и защитной футеровки (футеровка из кисло-
тоупорного кирпича толщиной 113 мм.). Коэффициен-
ты теплопроводности ВТ/М°С этих материалов состав-
ляют у стали 2 = 58—60, а кислотоупорного кирпича
2=1,1 без учета прослойки.
Величина D определяется по формуле:
D = RiSi + R2S2 +... + RnSn,
где Ri, R2, Rn—термическое сопротивление, равное
тг> <5	х
R=j, где о—толщина огражения, м
S—расчетный коэффициент теплоусвоения мате-
риала отдельного слоя ВТ/м2ОС, принимаем
согласно [53] для стали S = 126,5; для кислото-
упорного кирпича принимаем, как среднюю
между бетоном и красным кирпичом
g_17,88 + 10,12_и
2
Тогда тепловая инерция стального корпуса
D =	126,5 = 0,017
Лет	5 о
У внутренней футеровки
D =	х 14=1,43
Лкир J-,1
т. е. тепловая инерция у футеровки более чем в 80 раз
превышает тепловую инерцию стальной стенки.
Малая тепловая инерция (безинерционность) при-
водит к тому, что при температурных перепадах ус-
ловия работы стальной оболочки сооружения отлича-
ются от внутренней футеровки. Резкие понижения
температуры вызывают как бы «обжатия» футеровки
металлом. При этом сталь работает на растяжение, а
сама футеровка на сжатие. Величины напряжений
могут быть настолько велики, что способны разру-
шить стальной корпус сооружения. Такие явления
были зафиксированы на ряде химических предпри-
ятий в годы с низкими отрицательными температура-
ми. Поэтому, согласно [53], при D<1,5 при тепловых
расчетах принимается зимняя температура наружного
воздуха как абсолютно минимальная для данного гео-
графического района (а не расчетная зимняя).
При повышении температуры стальная оболочка
сооружения расширяется и на контакте с футеровкой
возникают радиальные растягивающие напряжения.
Если величина этих напряжений превышает величину
адгезии между металлом и подслоем (а при его отсут-
ствии с прослойкой) между металлом и футеровкой
может образоваться зазор, ухудшающий ее работу:
резко возрастает величина диффузионной проница-
емости. Такие явления могут иметь место в метал-
лических резервуарах с повышенными температура-
ми и наличием теплоизоляции.
Для цилиндрических сооружений величина зазо-
ра f определяется по формуле:
f=(<5M —<5ф)гф,
где Гф—средний радиус футеровки
<5М, <5ф—соответственно.-радиальные перемеще-
ния металла и футеровки равные:
<5М = ам  AtM
<5ф —— (%ф А1Ф
где ам, осф—коэффициенты линейного температурного
расширения металла и футеровки
AtM—температурный перепад на металле
AtM = tM	tnp.p.
tM — расчетная эксплуатационная температура на
металле
tnp.p.—температура, при которой выполнялись фу-
теровочные работы
At£p—температурный перепад по толщине футеровки
между внутренней и наружной поверхностью.
При <5М <<5ф происходит обжатие футеровки метал-
лом. Если <5М><5ф возможно образование зазора меж-
ду корпусом и футеровкой.
Образование зазора определяется в зависимости
от радиальных напряжений, возникающих при тем-
пературных деформациях на границе металл-футе-
ровка. Величина этих напряжений определяется по
формуле:
(7г — (Дм Оф)Е3,
где Е3— модуль упругости замазки, на которой ук-
ладываются штучные изделия и которая контактирует
с металлом. Если о-г>о-аДг, то между металлом и футе-
ровкой образуется зазор; сгадг—величина адгезии
между замазкой и металлом.
Теплотехнические расчеты футеровок выполня-
ются применительно к стационарному режиму теп-
лопередачи, т. е. считается, что внутри и снаружи
сооружения температура не изменяется во времени.
Для расчета используются общие формулы строитель-
ной теплотехники [37]. (Рис. 3.21)
Общее термическое сопротивление футеровки Ro
п
определяется по формуле: R0 = Rb+SRi2 n + RH'
м2ОС/вт,	1=1
где RB—термическое сопротивление теплопередачи
от среды в сооружении к футеровке.
Для плоской стенки RB = X.
Для цилиндрической стенки RB=—-1—-,
ОСв б-вн
где ав—коэффициент тепловосприятия от внутренней
среды к стенке
dBH — внутренний диаметр футеровки сооружения.
Распределение температуры по толщине футеровки:
1 — металл; 2— изоляционный слой (подслой); 3 — про-
слойка; 4 — штучная футеровка.
73
Считается, что слои в футеровке плотно прилега-
ют друг к другу и воздушные прослойки между ними
отсутствуют.
Допускается принимать температуру внутренней
поверхности футеровки равной температуре жидкой
среды в сооружении, тогда
ав = оо RB = О
Ri.2...n термическое сопротивление отдельных слоев,
включая термическое сопротивление материала са-
мого сооружения
*Ч,2...п— 1	>
Л],2...п
где (Тц2...п—толщина слоев, м
^i.2...n—коэффициент теплопроводности, ВТ/м°С
RH—термическое сопротивление на наружной
поверхности сооружения,
RH = -L,
н 0Сн ’
где ан — коэффициент теплоотдачи на границе стенка
сооружения — атмосферный воздух. Значения ан за-
висят от скорости потоков воздуха, влияющих на про-
цесс теплоотдачи.
Для практических расчетов при расположении со-
оружения на открытом воздухе ан = 20—25 ВТ/м°С,
при расположении в помещении ан = 9—12 ВТ/м°С.
Температуру в любой точке,футеровки tx опреде-
ляют из расчета равенства потоков тепла, проходя-
щих через сечение:
tx = tB—k_^(RB + SRx),
Ко
где tB, tH—температура соответственно внутренней и
наружной поверхности сооружения
Ro—общее термическое сопротивление футеров-
ки и материала стенки
RB — сопротивление теплообмену на внутренней
поверхности
SRX — сумма термических сопротивлений от внут-
ренней поверхности конструкции до рас-
четного сечения.
В металлических сооружениях, вследствии высо-
кой теплопроводности стали термическое сопротивле-
ние корпуса можно не учитывать.
Для сооружений круглых в плане при отношении
толщины футеровки <5Ф к наружному диаметру dHp
менее 0,1 теплотехнический расчет допускается вы-
полнять как для плоской стенки.
Проверка на устойчивость. Футеровка в сооруже-
ниях (в отличии от технологического оборудования),
как правило, не имеет дополнительной вертикальной
нагрузки от покрытий или перекрытий. Поэтому она
является свободностоящей прижимной стенкой, спо-
собной потерять устойчивость при значительной высо-
те и отсутствии поперечных опор.
При наличии подслоя (наиболее распространен-
ная схема защиты) обладающего эластичными свойст-
вами его адгезия к металлу или бетону не учитывает-
ся. Предельные отношения высоты футеровки Н к
ее толщине зависят от расстояния е между попереч-
ными опорами и применяются по общестроительным
нормам как и для каменных конструкций. [38]
С целью уменьшения толщины футеровки устраи-
вают пилястры, выполняют сооружения круглые в
плане, делают ее ступенчатой по высоте. Эффектив-
ным конструктивным приемом является также устрой-
ство наклонных стенок в железобетонных сооружени-
ях. В этом случае проверка на устойчивость не требу-
ется.
Если футеровка выполняется без подслоя, а про-
слойка обладает высокой адгезией к металлу (или
бетону) расчеты на устойчивость не выполняют. Ад-
гезионная прочность должна быть обеспечена при
этом на весь период эксплуатации сооружения.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на
прочность. ГОСТ 14249-80.
2.	Стальные конструкции. Нормы проектирования.
СНиП П-23-81.
3.	Защита строительных конструкций от коррозии. СНиП
2.03.11-85.
4.	Пособие по проектированию защиты от коррозии бе-
тонных и железобетонных строительных конструкций (к
СНиП 2.03.11-85), М., Стройиздат, 1989, 125 стр.
5.	Рекомендации по проектированию защиты от кор-
розии строительных металлических конструкций. ЦНИИПро-
ектстальконструкция, М., 1988, 163 стр.
6.	Руководство по защите от коррозии лакокрасочными
покрытиями строительных бетонных и железобетонных кон-
струкций, работающих в газовлажных средах. М., Стройиз-
дат, 1978, 223 стр.
7.	Бетонные и железобетонные конструкции. СНиП
2.03.01-84.
8.	Тарнопольский Ю. М., Жигун И. Г., Поляков В. А.
Пространственно-армированные композиционные материа-
лы. Справочник. М. Машиностроение, 1987.
9.	Москвин В. М. Кислотоупорный бетон. М.— Л., 1935,
98 стр.
10.	Павлов В. И. Полимерсиликатбетоны в цветной ме-
таллургии. Промышленное строительство № 6, 1985, стр.
19—20.
11.	Гузеев Е. А., Борисенко В. М., Острепьев В, А.
Конструкции и изделия из кислотостойких бетонов. Бетон и
железобетон № 7, 1985.
12.	Нянюшкин Ю. И. Жидкостекольные материалы «Ко-
риаф» промышленного изготовления. «Монтажные и специ-
альные работы» вып. 2, 1990, стр. 15—17.
13.	Инструкция по проектированию и изготовлению ба-
ковой аппаратуры из армополимербетона. ВСН 01-78.
14.	Инструкция по технологии приготовления полимер-
бетонов и изделий из 'них. СН 525-80.
15.	Бетоны химически стойкие. Технические условия.
ГОСТ 25246-82.
16.	Руководство по проектированию комплексных кон-
струкций, с применением армополимербетона. Гипроцветмет;
МИИТ, ЦНИИЦветмет, 1982.
74
17.	National Thermal spray Conference. 1988, Orlando,
p. 399-406.
18.	Баженов Ю. M. Повышение коррозионной стойкости
бетона пропиткой полимерами. Промышленное строительст-
во № 8, 1978, стр. 37.
19.	Дж. Маллинсон. Применение изделий из стеклоп-
ластиков в химических производствах. М., Химия, 1973, 239
ctp.
20.	Конструкционные стеклопластики. М., Химия, 1979,
357 стр.
21.	Г. Я. Воробьева. Химическая стойкость полимерных
материалов. М., Химия, 1981, 393 стр.
22.	Руководство по проектированию, расчету и методам
контроля газоходов и ванн из бипластмасс. М., ЦБНТИ, 1979.
23.	И. А. Егоров. Кислотостойкий фаолит. М., Химия,
1971, 81 стр. ГОСТ 9.032-74.
24.	Единая система защиты от коррозии и старения.
Покрытия лакокрасочные. Классификация и обозначения.
ГОСТ 9.009-73.
25.	Единая система защиты от коррозии и старения.
Покрытия лакокрасочные. Группы условий эксплуатации.
26.	Рейбман А. И. Защитные лакокрасочные покрытия.
Химия, 1982, 317 стр.
27.	Сборник инструкций по защите от коррозии. ММСС
СССР (ВСН 214-91).
28.	Охрименко И. С., Верхоланцев В. В. Химия и тех-
нология пленкообразующих веществ. Химия, 1978, 389 стр.
29.	Покрытия лакокрасочные. Подготовка металличес-
ких поверхностей перед окраской. ГОСТ 9.025-74. ГОСТ 9.825-
73.
30.	Руководство по защите от коррозии лакокрасочны-
ми покрытиями строительных бетонных и железобетонных
конструкций, работающих в газовлажных средах. М., 1978.
31.	В. В. Шнейдерова. Антикоррозионные лакокрасоч-
ные покрытия в строительстве. М., Стройиздат, 1982, 177 стр.
32.	Касимов Н. К., Федоров С. Д. Пропитка цементного
камня органическими вяжущими. М., 1981, 168 стр.
 33. Рекомендации по антикоррозионной защите свай
методом пропитки бетона горячим мазутом. ТУ 6-531.46-86.
Уфимский НИИПромстрой.
34.	Руководство по защите бетона и других строитель-
ных материалов методом гидрофобизации. НИИЖБ, 1978.
35.	Москвин В. М. Гидрофобизация как средство повы-
шения стойкости бетона. Бетон и железобетон № 8, 1983, стр.
7—9.
36.	Литвин А. Н. Железобетонные конструкции с поли-
мерными покрытиями. Стройиздат, 1974, 173 стр.
37.	Строительная теплотехника. СНиП П-3-79.
38.	Каменные и армокаменные конструкции. СНиП
П-22-81.
39.	Кошин И. И., Карамолдаев А. Противокоррозионные
покрытия в конструктивных зазорах стальных строительных
конструкций, ж-л Промышленное строительство № 3, 1975.
40.	Розенфельд И. Л., Рубенштейн Ф. И., Жигало-
ва К. А. Защита металлов от коррозии лакокрасочными по-
крытиями. Химия, 1987, 222 стр.
41.	Кошин И. И. О влиянии принципа концентрации ма-
териала на коррозионную стойкость строительных ферм про-
мышленных зданий. Известия ВУЗов, 1976, № 3.
42.	Москвин В. М., Иванов Ф. М., Алексеев С. Н., Гузе-
ев Е. А. Коррозия бетона и железобетона, методы их защи-
ты. М., 1980, 595 стр., Стройиздат.
43.	В. П. Кирилишин. Кремнебетон. Киев. Будивельник,
1975, 105 стр.
44.	Лахтин Ю. М., Леонтьева В. П. Материаловедение.
М., Машиностроение, 1990, 527 стр.
45.	Антикайн П. А. Металлы и расчет на прочность
котлов и трубопроводов. М. Энергоатомиздат, 1990, 366 стр.
46.	Асташкин В. М. Современное состояние технологии
и инженерных методов расчета бипластмассовых конструк-
ций. В сб. Монтажные и специальные работы. Серия «Анти-
коррозионные работы в строительстве» вып. 2, 1987, стр.
31—35.
47.	Проскурин Е. В., Попович В. А., Мороз А. Г. Цин-
кование. М., Металлургиздат, 1980, 528 стр.
48.	Синявский В. С., Вальков В. Д., Калинин В. Д.
Коррозия и защита алюминиевых сплавов. М., Металлургия,
1986, 368 стр.
49.	Применение метализационно-полимерных покрытий
для защиты от коррозии металлоконструкций и оборудова-
ния в отечественной и зарубежной практике. Центральный
научно-исследовательский институт экономики и информа-
ции цветной металлургии. М., 1985, вып. 1, 34 стр.
50.	Покровский А. С. Пропиточная гидроизоляция бето-
на. М., 1964, 71 с.
51.	Покрытия металлические и неметаллические. Груп-
пы условий эксплуатации. ГОСТ 14007-68.
52.	Орлов В. А. Цинк-силикатные покрытия. М., Маши-
ностроение 1984, 104 с.
53.	Защита строительных конструкций и технологичес-
кого оборудования от коррозии. Справочник строителя. М.
1991. 304 с.
54.	Батраков В. Г. Модифицированные бетоны. М.
Стройиздат, 1990. 394 стр.
55.	Михайлов К. В., Потуроев В. В., Крейс С. Р. Поли-
мербетоны и конструкции на их основе. М. Стройиздат, 1989,
301 стр.
75
ГЛАВА 4
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Работоспособность и долговечность зданий и со-
оружений в значительной степени зависят от качества
проектирования. Считается, что 25—30% всех по-
вреждений и аварий вызваны нарушением проекти-
ровщиками действующих нормативов.
Некоторые недоработки и дефекты проектной до-
кументации в части защиты от коррозии и обеспече-
ния долговечности строительных конструкций могут
выявляться еще до начала строительства или в пери-
од возведения зданий и сооружений. Отдельные не-
достатки могут быть обнаружены также при рассмот-
рении документации производственными организаци-
ями, специализирующимися по выполнению химза-
щитных работ. И все же чертежи.с недоработками или
даже ошибками нередко воплощаются в законченные
конструкции зданий и сооружений.
Процессы коррозии строительных конструкций
протекают довольно длительно, порой до 10 и более
лет, поэтому на снижении несущей способности они
не могут отражаться сразу после начала эксплуата-
ции. По истечении этого времени довольно сложно
установить истинную причину снижения долговечнос-
ти. Чаще всего все списывается на эксплуатацию.
Между тем значительная часть дефектов проект-
ной документации, касающейся разработки раздела
«АЗ» (антикоррозионная защита) связана с недооцен-
кой реальных условий работы строительных конструк-
ций. При выборе состава агрессивных сред, зон воз-
действия, влажности, температуры воздуха и других
параметров они принимаются из условий безаварий-
ной работы. Считается что качество строительных
материалов и выполнения работ соответствует СНиП.
Не исключены и решения диаметрально проти-
воположные, когда защита необоснованно усилена и
выполняется из условий постоянной аварийной ситу-
ации. Экономические потери будут во всех случаях.
Поэтому задача проектирования — выбрать оптималь-
ный вариант с учетом возможностей как строитель-
ных организаций, так и последующей культуры экс-
плуатации именно того предприятия, долговечность и
химическую стойкость которого необходимо обеспе-
чить.
Для выбора защиты необходима информация уже
на ранней стадии проектирования объекта. Только на
первоначальных этапах работы, когда компануется
оборудование,- объемно-планировочные и конструк-
тивные решения можно использовать весь арсенал
первичной защиты и получить наибольший экономи-
ческий эффект. Объем исходных данных, являющихся
основанием для разработки раздела «АЗ», зависит от
поставленной задачи.
Например, это может быть проектирование новой
площадки, на которой располагаются крупные про-
мышленные комплексы: производства удобрений,
серной кислосты, хлора, полиэтилена и т. д. Возмож-
на разработка защиты для одного цеха, или даже
76
отделения. Во всех случаях необходимы данные по
климатологии, атмосферным воздействиям, гидрогео-
логическим условиям, характер среды в здании или
сооружении (табл. 4.1, таб. 4.2, таб. 4.3).
Для объектов, которые уже длительное время
эксплуатировались в агрессивных средах, определяю-
щими являются данные натурных обследований, в
которых отражены состояния конструкций, состав
жидких, твердых и газообразных сред.
Действующая система проектирования пред-
усматривает разные формы разработки документа-
ции:
в одну стадию: рабочий проект (проект);
в две стадии: проект и рабочая документация.
Одностадийное проектирование осуществляется
в основном для повторно применяемых проектов, а
также несложных объектов. Значительная часть до-
кументации—двухстадийная.
Основное отличие разработки защиты при раз-
личных стадиях (рабочий проект (проект—рабочая
документация) состоит в объеме графического мате-
риала. При одностадийном проектировании его значи-
тельно меньше, так как отсутствует детализация, ха-
рактерная для рабочей документации [1].
Существует еще и предпроектная стадия: техни-
ко-экономическое обоснование (ТЭО) или технико-
экономические расчеты (ТЭР).
Перед строительством крупных объектов с уче-
том возможностей строительно-монтажных органи-
заций данного региона генеральным проектировщи-
ком разрабатываются «Основные положения на
строительное проектирование» — ОПСП. В этом до-
кументе приводится информация о возможностях
строящихся организаций: номенклатура изделий за-
водов железобетонных конструкций, состав и харак-
тер используемых цементов, заполнителей, типы ме-
таллоконструкций, там же должны быть приведены
основные требования по первичной защите строи-
тельных конструкций: рекомендуемые цементы,
марки бетона по плотности, типы армирования и
арматура, требования к металлоконструкциям, виды
грунтовки и окраски на заводах-изготовителях и пос-
ле монтажа.
Целесообразность этих требований должна обо-
сновываться технико-экономическим расчетом, кото-
рый в свою очередь зависит от коррозионной опаснос-
ти атмосферы и среды в проектируемых цехах.
Наличие ОПСП позволяет решать вопросы унифи-
кации и единообразия инженерных решений, так как
проектирование на площадках промышленных объек-
тов ведут десятки различных организаций.
Технико-экономическое обоснова-
ние или технико-экономический расчет
служит для утверждения основных инженерных ре-
шений и определения расчетной стоимости строитель-
ства. Так как стоимость мероприятий по защите в
Отрасль:
Объект:
Производство:
Стадия проектирования:
ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ
ПОДЗЕМНОЙ ЧАСТИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Таблица 4.1
Наименование конструкции	Тип и материал кон- струкции (монолитные, сборные фундаменты; бетон, железобетон, сваи и др.)	Глубина заложения конструкции, м	Гидрогеологические данные					
			Уровень грунтовых вод (установившийся и перспективный)	Химический состав грунто- вых вод	pH грунтовых ВОД	Тип грунта	Скорость фильтрации грунтовых вод м/сут	Особые условия
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Отрасль:
Объект (завод, корпус):
Производство:
Стадия проектирования:
ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И САНТЕХНИЧЕСКИХ КАНАЛОВ
Таблица 4.2
Характеристика канала (для трубопроводов вентиляции, проходной, полупроходной и т. д.) и его расположение, отм.	Материал проходящих трубопроводов, способ их соединения, способ прокладки, (напорные, самотечные) ит. д.	Условия эксплуатации				Особые условия эксплуатации
		Характеристика транспортируемых растворов-			Возможный уровень заполнения канала	
		Химический состав (по компонентам)	Концентрация (по компонентам) г/л, %	Температура °C		
1	2	3	4 '	5	6	7
Отрасль:
Объект (завод, корпус):
Производство:
Стадия проектирования:
Таблица 4.3
ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАЩИТЫ НЕСУЩИХ
И ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
Наименование помещения (участка) объекта защиты, отметки	Наименование и материал, защищаемых конструкций (полы, фунда- менты под оборудование стены, покры- тия, перекры- тия,колонны ит. д.	Характеристика жидких, твердых газообразных сред			Интенсивность воздействия агрессивной среды	Механическое воздействие на полы	Вид уборки пола	Относительная влажность и температура воздуха, °C	Особые условия эксплуатации
		Наименование или химический состав	Концентрация мг/л, г/л, %	Температура °C					
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
агрессивных производствах достигает 30—50% от сто-
имости всех строительных конструкций, то их недо-
оценка часто является причиной значительного удо-
рожания зданий и сооружений.
В составе пояснительной записки ТЭО (ТЭР) от-
ражаются:
1.	Характер агрессивных свойств грунтов и под-
земных вод.
2.	Климатические факторы, необходимые для
выбора конструкций и вторичной защиты.
3.	Общие данные о технологии производства и
агрессивном действии среды.
Кроме того, в ТЭО необходимо давать принципи-
альные решения по первичной и вторичной защиты.
Так как вопросы стоимости объекта являются
основными, а многие детали строительных конструк-
ций при разработке ТЭО еще не проработаны, то
наиболее надежным для определения затрат являет-
ся использование данных по уже построенным анало-
гичным предприятиям. Сказанное не относится к грун-
77
там и подземным водам, а также климатологическим
воздействиям, которые могут значительно отличаться.
Раздел «АЗ» в ТЭО И ТЭР пояснительной записке для
предприятий с агрессивными средами следует выде-
лять как самостоятельный.
Стадия рабочий проект или проект
осуществляется непосредственно после разработки и
утверждения ТЭО (ТЭР). На этой стадии уточняются
детали и стоимость, приводятся сведения о матери-
алах и объемах работ. Кроме того, приводятся данные
об агрессивных средах, характере первичной и вто-
ричной защиты. Как правило, для зданий и сооруже-
ний с агрессивными средствами должен разрабаты-
ваться раздел «АЗ» (антикоррозионная защита) в ка-
честве самостоятельного основнаного комплекта чер-
тежей наряду с чертежами АР, КЖ, КМ, О и В и др.
Состав раздела «АЗ»: пояснительная записка, графи-
ческая документация, сметная документация, паспорт
рабочего проекта (проекта).
Пояснительная записка включает: исходные дан-
ные для проектирования; описания несущих и ограж-
дающих конструкций (материал, способ армирования,
особенности изготовления), влияющих на выбор пер-
вичной и вторичной защиты; перечень производств
(помещений), где предусмотрена вторичная защиты и
обоснование этой защиты; условия эксплуатации кон-
струкций с характеристикой твердых, жидких и газо-
образных сред и интенсивностью воздействий, табли-
цы с принятыми схемами вторичной защиты основных
строительных конструкций с указанием вида защитно-
го покрытия и его толщины.
Графическая документация на стадии «рабочий
проект» дается применительно к химически стойким
полам и защите сооружений (резервуары, каналы,
емкости, поддоны и т. д.). На чертежах указываются
зоны с защитным покрытием и их привязка к основ-
ным осям здания. Для полов дается план и эскп-
ликация с указанием толщины полов и их наименова-
ние без какой-либо деталировки (рис. 4.1).
При необходимости разрабатывается сметная до-
кументация, включающая объемы работ и ведомость
потребности в материалах.
РАБОЧАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
Оформление раздела «АЗ» осуществляется со-
гласно ГОСТ 21.402-83. В состав комплекта входят:
общие данные, рабочие чертежи, ведомость объемов
работ. Кроме рабочих чертежей в раздел «АЗ» может
быть включена смета с ведомостью потребности ма-
териалов. Чертежи с общими данными включают таб-
лицы условий эксплуатации конструкций, перечень
нормативных документов и технологических инструк-
ций, на основании которых необходимо производить
работы, специальные требования, касающиеся пожа-
ро- и взрывоопасных материалов, используемых для
защиты.
Рис. 4.1
Пример графического оформления чертежей марки АЗ на стадии «Проект».
78
Рабочие чертежи выполняются на основании за-
дания и включают планы и разрезы основных зданий
и сооружений с указанием основных габаритных па-
раметров вторичной защиты. Сечения и узлы наи-
более сложных мест сопряжений вторичной защиты
со строительными элементами обычно приводятся на
отдельных чертежах. Масштабы изображений прини-
маются по ГОСТ 2.302-68.
Ведомости объемов работ даются по видам эле-
ментов отдельной таблицей, а для полов совмещают-
ся с экспликацией.
Состав и правила оформления чертежей при од-
но- и двухстадийном проектировании, приведенные
выше, даны для случая, когда раздел «АЗ» выпускает-
ся самостоятельно как часть основного комплекта.
Если объем защиты небольшой или среда слабо-
агрессивная, допускается совмещать мероприятия по
«АЗ» на тех же чертежах, где разработаны соответ-
ствующие конструкции или даются архитектурно-стро-
ительные элементы зданий или сооружений. Напри-
мер, защита металлоконструкций — на листах КМ (в
общих данных), защита сборного железобетона — на
тех чертежах КЖ, где приводятся монтажные схемы,
защита полов и окраска несущих и ограждающих кон-
струкций— соответственно в экспликации полов и ве-
дом ости, отделки на архитектурных чертежах.
Во всех случаях необходимы таблицы с услови-
ями эксплуатации несущих и ограждающих конструк-
ций, размещение которых на чертежах зависит от
вида зданий или сооружений (рис. 4.2). Целесообраз-
но, чтобы в сметной документации была выделена
вторичная защита, выполняемая на монтажной пло-
щадке.
Независимо от стадийности проектирования и на-
личия или отсутствия самостоятельного раздела «АЗ»
определяющим для качественной разработки долго-
вечных конструкций является объем исходных дан-
ных. Здания и сооружения работают в условиях, ког-
да кроме механических нагрузок, конструкции под-
вергаются физическим, физико-химическим, биохими-
ческим и др. видам воздействий, способствующим
развитию коррозионных процессов. (Таб. 4.1—4.3)
Для большинства производств с сильноагрессив-
ными средами именно эти процессы являются причи-
ной снижения несущей способности перекрытий, ко-
лонн, ферм, стеновых элементов.
Среды действующие внутри зданий или сооруже-
ний, как отмечалось выше, не являются единствен-
ными источниками повреждений или разрушений
строительных конструкций. Не меньшее, а порой и
определяющее воздействие оказывает окружающая
атмосфера, а также грунты и подземные воды. На
рис. 4.3 показаны исходные данные, необходимые
для оценки коррозионной опасности. Получение этих
данных является одним из наиболее трудоемких про-
цессов проектирования защиты, так как при сложив-
Рис. 4.2
Пример графического оформления чертежей марки АЗ на стадии «Рабочая документация».
79
шейся практике гидрогеологические изыскания вы-
полняются еще до разработки документации, данные
об атмосферных воздействиях собираются из действу-
ющих нормативных документов (куда они в свою оче-
редь попадают путем обобщения многолетних данных
ближайших метеостанций), а среды внутри произ-
водств (если проектируется здание с новой технологи-
ей) определяется весьма приближенно.
Исходные данные, являющиеся основой для про-
ектирования, условно можно разделить на три боль-
шие группы:
1.	Климатологические
2.	Гидрогеологические
3.	Среды внутри помещений и сооружений (тех-
нологические).
По отношению к зданию атмосферные воздейст-
вия (являющиеся частью климатологических) порой
считают внешними, а действие газов, жидкостей и др.
продуктов на конструкции в объеме здания — внут-
ренними. Воздействие агрессивных грунтов и подзем-
ных вод можно также отнести к внешним (по отноше-
нию к конструкциям фундаментов, фундаментных ба-
лок и др. элементов, расположенных под землей).
Условность такого деления очевидна и принята лишь
с целью упрощения систематизации сбора материа-
лов, необходимых для разработки проекта.
Было бы неверно считать, что наличие данных,
представленных на рис. 4.3, может само по себе
обеспечить качественную разработку мероприятий по
защите от коррозии. Для этого необходим определен-
ный опыт проектирования, основой которого является
получение информации, касающейся как технологи-
ческой, так и строительных частей проекта.
Объем этой информации зависит от стадии проек-
тирования, т. к. нередко проектировщики, разрабаты-
вающие например строительную часть, не всегда са-
ми четко представляют технологический процесс
[4, 5].
Например, на стадии «Проект», «Рабочий проект»
и «Рабочая документация» для оценки среды необ-
ходмимы:
Характеристика технологического процесса про-
ектируемого объекта, в том числе:
1.	Режим работы предприятия (постоянный, од-
но- или двухместный).
2.	Краткое описание технологического регламен-
та.
3.	Количество агрессивных сред, используемых в
	ДАННЫЕ,	НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ				
	КЛИМАТОЛОГИЧЕСКИЕ		ГИДРО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ		ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ	
						
						
						
	Расчетная температура самой холодной пятидневки		Тип грунтов основания		Температурно-влажностный режим помещений	
						
	Расчетная температура самых холодных и жарких суток		Глубина заложения подземных конструкций		Состав агрессивной среды атмосферы помещений	
	Зона влажности (нормальная, сухая, влажная)		Уровень прдземных вод		Жидкие й твердые среды, контактирующие с конструкциями	
						
	Количество годовых циклов перехода температуры через 0°С		Химический состав подземных вод		Интенсивность воздействия агрессивных сред	
						
	Суровость климата (количество градусодней в году)		Скорость фильтрации подземных вод		Характер механических нагрузок	
	Продолжительность общего увлажнения поверхности		Мощность водоносного горизонта		Наличие внутри помещений источников постоянного тока	
						
	Продолжительность увлажнения поверхности фазовой пленкой влаги		Степень коррозионной активности грунтов		Специальные требования (диэлектричность, повышенные требования к чистоте помещений и др.)	
	Продолжительность увлажнения . поверхности адсорбционной пленкой влаги Содержание в воздухе агрессивных реагентов (хлориды, диоксид серы и др.		Наличие на площадке источников постоянного тока			
Рис. 4.3
Исходные данные, необходимые для разработки проекта защиты от коррозии зданий и сооружений.
80
Парам етрм, определяющие выбор антикоррозионной «зашиты
Рис. 4.4
Упрощенная функциональная схема выбора антикоррозионной защиты.
технологическом процессе в течение суток (для
жидких продуктов).
4.	Периодичность остановок на профилактичес-
кий и капитальный ремонты и их продолжительность.
Для полов на грунте и перекрытии важно выявить
площадь (в плане), занимаемую оборудованием с аг-
рессивными средствами, и транспортные средства, а
также способы доставки в цех сырья и его отгрузки
или транспортировки в соседние цеха (автотранспорт,
трубопроводы и т. д.).
Определенную информацию необходимо иметь
не только по техническим вопросам, но и в части
организации строительства. Например, решения по
выбору материалов и защите конструкций целесооб-
разно предварительно согласовывать с теми органи-
зациями, которым предстоит выполнять работы. Это
следует проводить еще до разработки рабочей до-
кументации. Если раздел «АЗ» разрабатывается спе-
циализированной организацией, то согласование вхо-
дит в ее обязанность. Последовательность этапов раз-
работки первичной и вторичной защиты представлена
на рис. 4.4.
Применительно к объектам, подлежащим рекон-
струкции, ремонту, техперевооружению, в дополне-
ние к вышеперечисленному, необходимы также дан-
ные натурных обследований.
ЛИТЕРАТУРА:
1.	СНиП 1.02.01—85. Инструкция о составе, порядке раз-
работки, согласования и утверждения проектно-сметной до-
кументации на строительство предприятий, зданий и соору-
жений.
2.	ГОСТ 21.402—83. Антикоррозионная защита техноло-
гических аппаратов, газоходов и трубопроводов.
3.	ГОСТ 21.513—83. Антикоррозионная защита кон-
струкций зданий и сооружений.
4.	Дж. К. Джонс. Методы проектирования. М. «Мир»,
1986, 324 стр.
5.	П. Хилл. Наука и искусство проектирования. М. Мир,
1986, 259С.
6.	Хромец Ю. Н. Совершенствование объемно-планиро-
вочных и конструктивных решений промышленных зданий.
М. Стройиздат, 1986 г., 315 стр.
6 А-289.
81
ГЛАВА 5
НЕСУЩИЕ И ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ
5.1. ПОДЗЕМНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Условия эксплуатации строительных конструкций,
расположенных ниже уровня пола первого этажа и
соприкасающихся с грунтом, значительно отличаются
от надземных элементов зданий не только характе-
ром и составом твердых, жидких и газообразных сред,
но главным образом отсутствием контроля за состоя-
нием защитных покрытий.
Отдельные подземные элементы зданий и соору-
жений могут одновременно эксплуатироваться в ат-
мосфере, например свайные основания выше нуле-
вой отметки, фундаментные балки, стены подвалов.
Наиболее характерными подземными элемента-
ми промышленных зданий являются фундаменты под
колонны и оборудование, фундаментные балки, сваи,
участки стен ниже уровня отметки земли. Чаще всего
они выполняются из бетона или железобетона.
По аналогии с атмосферными воздействиями фи-
зико-химический состав грунтов оснований и подзем-
ных вод может быть природным (фоновым) и тех-
ногенным. Последний формируется под влиянием уте-
чек из наливных сооружений и трубопроводов, изме-
нений гидро-геологических условий в результате за-
стройки территории и нарушения естественного ис-
парения. Как правило, техногенные воздействия при-
водят к значительному изменению природных харак-
теристик оснований после эксплуатации предприятий.
Поэтому выбор защиты подземных конструкций зави-
сит не только от состава грунтов и подземных вод,
полученных на стадии инженерных изысканий, но и от
особенности производства, прогнозируемого уровня
повышения подземных вод и изменений их химичес-
кого состава.
Контактирующие с материалами подземных кон-
струкций, грунты являются средой, представленной
одновременно в трех фазовых состояниях: твердой —
минеральные частицы, слабосвязанные друг с другом;
жидкой — подземные воды или капиллярная влага;
газообразной — газ или водяной пар, заполняющие
пространство между частицами. Рис 5. 1.
По наличию или отсутствию связей между части-
цами различают связные (глинистые) и несвязные сы-
пучие (песчаные) грунты. Содержание воды в грунтах
изменяется в широких пределах — от незначительно-
го до полного водонасыщения. В последнем случае
уже следует ориентироваться на защиту конструкции
от жидкой среды.
Количество жидкой фазы в грунтах является од-
ним из главных показателей при выборе типа защиты.
По этому признаку различают три зоны, в которых
эксплуатируются конструкции: зона грунтовых вод,
капиллярного поднятия и аэрации. Для разработки
зашиты определяющим является наличие или отсутст-
вие подземных (грунтовых) вод.
Подземные воды встречаются на большинстве
промышленных площадках. Если их нет в начале
строительства, то они нередко появляются в процессе
эксплуатации уже через 1—3 года. Подземные воды
подразделяются на верховодку и воду постоянного
горизонта.
Рис. 5.1.
Расположение подземных конструкций в зонах с различной степенью увлажнения грунтов
1 — Зона аэрации, 2 — зона капиллярного подъема, 3 — Зона грунтовых вод, 4 — Водоупорные грунты.
82
Верховодка залегает недалеко от поверхности,
имеет небольшую мощность слоя (1н-2 м) и пополня-
ется за счет фильтрации атмосферных- осадкой. Не-
редко верховодка имеет сезонный характер и появля-
ется периодически.
Подземные воды постоянного горизонта залегают
на большей глубине. Как правило, под этими водами
существует мощный водоупорный слой. Мощность
слоя подземных вод может достигать десятков мет-
ров.
Для оценки агрессивности подземных вод важны
характеристики химического состава, а также ско-
рость фильтрации (или перемещения у поверхности
конструкции). В зависимости от значения коэффици-
ента фильтрации (в см/сек.) различают следующие
грунты:
Глины, нетрещиноватые	—	10“7
Суглинки, тяжелые супеси	—	10“6н-10“7
Супеси, трещиноватые глины — 10“4н-10“6
Пески пылеватые и мелкозернистые— 10“3н-10“4
Среднезернистые пески	—	10“1н-10“3
Крупнозернистые пески, галечники — 10“2н-10“1
‘ Уровень подземных вод не является постоянным
и подвержен колебаниям, которые в свою очередь
зависят от атмосферных осадков и изменений балан-
са источников питания подземных горизонтов. Если
конструкции не попадают в зону подземных вод, то
они могут подвергаться воздействию капиллярной
влаги. При отсутствии воды все элементы зданий и
сооружений под землей находятся в зоне аэрации.
В том случае, когда конструкция или ее элементы
попадают в зону подземных вод наиболее сложной
задачей является определение высоты подъема под-
земных вод в процессе эксплуатации. Считается, что
для сооружений, работающих в условиях напорных
вод при выборе типа защиты перспективное поднятие
их уровня составляет не менее 50 см.
Зона капиллярной влаги расположена над уров-
нем подземных вод, а ее образование связано с раз-
личным давлением воздуха над свободной поверхнос-
тью воды и порах. В зависимости от пористости грун-
тов высота зоны составляет, м:
песок крупнозернистый	0,12—0,15
среднезернистый	0,4—0,5
мелкозернистый	0,9—1,1
супесь	1,75—2,0
суглинок легкий	2,25—2,5
суглинок тяжелый	3,5—6,5
При среднем диаметре частиц грунта более 0,1 мм
(например при песчаной подушке) капиллярное под-
нятие воды практически отсутствует. Распростране-
ние капиллярной влагу происходит как по вертикаль-
ной, так и горизонтальной плоскости. Свойства капил-
лярной воды отличаются от свойств воды постоянного
горизонта: температура замерзания более низкая (до
—12° С), большая масса. Она не обладает гидростати-
ческим напором, т. к. находится в пленочном состоя-
нии между твердыми частицами. Колебания высоты
зоны капиллярного поднятия происходят синхронно с
колебаниями уровня грунтовых вод.
Поэтому вопрос о высоте капиллярной зоны мо-
жет решаться только когда определен перспективный
уровень подземных вод для конкретного здания или
сооружения. Например, для предприятий с агрессив-
ными средами со значительным потреблением воды
(см. главу 7) следует признать целесообразным при
выборе защиты повышение уровня подземных вод
.принимать не менее, чем на 1 м. Эти вопросы имеют
большое значение для стоимости, т. к. если конструк-
ции будут работать в капиллярной зоне (например при
наличии дренажа или разработке водопонижающих
общеплощадочных мероприятий), защита от коррозии
бетона и железобетона будет более простой, чем в
подземных водах: например обмазочная изоляция
вместо оклеенной.
Специальной защиты требуют отдельные элемен-
ты подземных частей здания, например фундамент-
ные балки, участки наружных стен, которые соприка-
саются с кирпичной кладкой или стенами из легкобе-
тонных панелей. Рис 5.2. Контакт материалов с разной
пористостью при увлажнении (грунтовая и капилляр-
ная влага) и наличие одностороннего испарения при-
водят к массопереносу: сухие участки стен увлаж-
няются в результате капиллярного переноса влаги из
бетона в кирпичную кладку.
Для уменьшения влияния капиллярной влаги
между бетоном, контактирующим с грунтом и кирпич-
ной кладкой устраивается изоляция в виде прослойки
гидроизола или бризола. В условиях строительства
чаще используют для этих целей цементно-песчаный
раствор 1:3. Для агрессивных сред целесообразнее
дополнительно раствор прокрашивать битумом масти-
кой по холодной грунтовке (горизонтальная изоляция
стен). По этим же соображениям недопустимы кон-
такты с грунтами конструкции из легких бетонов без
выполнения специальных требований по их изоляции.
Нормирование степени агрессивного воздействия
для конструкций в зоне подземных вод действующими
нормативами разработаны для грунтов с коэффициен-
том фильтрации более 0,1 м/суток. При меньшей
фильтрации все показатели агрессивного воздействия
воды-среды могуть быть увеличены в 1,3 раза. От-
дельные типы глин, имеющих минимальную фильтра-
цию, сами могут быть использованы в качестве вто-
ричной защиты в виде экранов. [2]
Попадающие в зону грунтовых вод элементы зда-
ний и сооружений подразделяются на две категории:
напорные и безнапорные.
Величина напора характеризуется отношением
величины водяного столба к толщине конструкции.
Рис. 5.2.
Защита панельных стен в зоне опирания на фундаментные
балки 1—фундаментная балка, 2—разделка швов герме-
тиком, 3 — цементно-песчаный раствор состава 1:3 с вве-
дением уплотнительных добавок, 4. наружная стеновая
панель из керамзитобетона, 5. колонна, 6 гидроизоляция
битумной Мастикой в 2 слоя
6
83
Чем больше градиент напора, тем быстрее происхо-
дит фильтрация через толщу конструкции и тем опас-
нее агрессивные воды. Поэтому наличие пустот в
подземных бетонных и железобетонных конструкциях
хотя и дает экономию материалов, применительно к
агрессивным средам нельзя признать обоснованным:
возрастает степень агрессивного воздействия среды и
соответственно затраты на защиту. Кроме того нали-
чие закрытых пустот полностью исключает диагности-
ку состояния конструкции в процессе эксплуатации.
ЗАЩИТА КОНСТРУКЦИИ В ПОДЗЕМНЫХ ВОДАХ
И ЗОНЕ КАПИЛЛЯРНОГО ПОДНЯТИЯ
При отсутствии одностороннего напора выбор за-
щиты определяется составом подземных вод, колеба-
ниями уровня в течение года (с учетом перспективно-
го повышения), а также типом конструкций, которые
требуется защищать от коррозии, (рис. 5.3)
Для подземных бетонных и железобетонных кон-
струкций в наибольшей степени эффективна первич-
ная защита. Использование вторичной защиты в виде
окрасочной или оклеенной изоляции следует признать
обоснованным лишь в том случае, когда применение
бетонов, специальных цементов, добавок, конструк-
тивных мероприятий не обеспечивают химической
стойкости бетона и железобетона.
При разработке защиты крупных объектов силь-
ная степень агрессивности подземных вод является
серьезным аргументом даже для пересмотра кон-
струкции фундаментов. Так, например, вместо свай-
ных оснований целесообразнее применять сплошную
железобетонную плиту, или вместо монолитного же-
лелезобетона — сборные бетонные блоки, которые
можно защитить до монтажа, (табл. 5.1). Порой эконо-
Таблица 5.1
ТИПЫ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ БЕТОННЫХ
И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПОДЗЕМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Тип защитного покрытия	Наименование материалов защитного покрытия (варианты)
Окрасочный и	Битумные, в том числе модифицирован-
мастичный	ные Химически стойкие лакокрасочные на ос- нове: Хлорсульфинированного полиэтилена, ' эпоксидных смол и их модификаций и ДР- Покрытие на основе переработки слан- цев Армированные лакокрасочные На основе термоэластопластов (51-Г-10,
У-ЗОМ)	
Латексные	
Штукатурный	Асфальтовые (горячие и холодные) Покрытия на основе полимерных компо- зиций (эпоксидные и др.)
Оклеенный	Битумно-рулонные (гидроизол, стеклору- бероид) Полиэтилен профилированный Полиизобутилен
Пропиточный	Петролатум Модифицированный битум Асфальт деасфальтизации (крекинг-ос- татки) Полимеры (метилметакрилат, низкомоле- кулярный полиэтилен и т. д.) Сера
ГИА-РО - ГЕОЛОГИЧЕС-
КИ Е УСЛОВИЙ
Конструкция
ФУНДАМЕНТОВ
Материал подъем-
ных конструкций'
Железобетон
ЕетоН ________
Бутобетон
УГЛЕРОЛ-ИСТАЯ СТАЛЬ
Кирп ич
Характер технодоги-
ческсго процесса
Здания с „ сухим " способом
УБОРКИ ПОДОВ
ЗДАНИЯ С „ МОКРЫМ" ТЕХНО-
ЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ
Здания с „мокрым" процессом и
НАЛИЧИЕМ АГР ЕСС И В ЦЬIX СР ЕД.
Рис.5.3
Параметры, определяющие выбор антикоррозионной защиты подземных конструкций.
84
мически целесообразнее устройство водопонижения
или даже перенос зданий или сооружений на другую
площадку, где подземные воды залегают ниже уровня
заложения фундаментов.
Вид подземных конструкций и степень их ответ-
ственности также влияет на выбор защиты. По этому
признаку следует различать подземные конструкции,
которые рассчитываются на прочность, устойчивость,
деформацию (основные фундаменты под здание) и
многочисленные фундаменты мелкого заложения
(выполняемые без расчетов) из бетона или железобе-
тона с конструктивным армированием. Как правило,
они имеют большие запасы по прочности. Для кон-
струкций этого типа нормы агрессивности подземных
вод допустимо принимать со значительно более высо-
кими показателями, ввиду меньшей ответственности
самой конструкции. Нормы могут быть увеличены по
предельным значениям PH, SO4, С1' на 25—30%. По
отдельным параметрам например бикарбонатной ще-
лочности и агрессивной углекислоте, защита вообще
не требуется. Это не всегда используется на практике
и можно встретить проекты, где огромное количество
бетонных фундаментов под технологическое оборудо-
вание мелкого заложения без достаточного обоснова-
ния защищаются обмазочной или оклеенной изоляци-
ей даже при отсутствии подземных вод.
Для вторичной защиты подземных ненапорных
конструкций могут использовать: лако-красочные,
мастичные, пропиточные, штукатурные и оклеенные
материалы, обладающие стойкостью в агрессивной
среде. (табл. 5.2)
На промышленных объектах в основном применя-
ются два типа защиты: битумные мастики для ок-
расочной (обмазочной) защиты и оклеенная изоляция
на основе битумов (гидроизол, рубероид, бризол,
стеклорубёроид и др.).
Применение оклеенной изоляции целесообразно
в условиях, когда грунтовые воды содержат такое
количество агрессивных составляющих, при котором
битумная обмазочная защита уже не обеспечивает
химической стойкости.
При использовании оклеенной изоляции, выпол-
няемой из рулонных материалов, необходимо гаран-
тировать ее сохранность (от механического воздейст-
вия) защитной прижимной стенкой. Материалом для
прижимной стенки может быть кирпич на цементно-
песчаном растворе или плоские асбестоцементные
листы на битумной мастике. Возведение прижимных
стенок по высоте с целью обеспечения их устойчивос-
ти должно вестись по мере обратной засыпки фунда-
ментов.
Так как прижимная стенка нужна главным об-
разом для обеспечения сохранности оклеенной изо-
ляции на период строительства, для кладки можно
использовать цементно-песчаные растворы. Может
возникнуть необходимость специальной усиленной
защиты в виде прижимной стенки из кислоупорного
кирпича на химически стойких вяжущих и др. Схему
защиты в таких средах следует выбирать по аналогии
с защитой железобетона от кислот и щелочей (см.
главу 3).
В 40—50-е годы для защиты фундаментов исполь-
зовались экраны в виде «глиняных замков». Специ-
ально приготовленную глину укладывали вокруг со-
оружений и послойно трамбовали. При толщине замка
200—300 мм такая защита в случае ее сплошности
исключала контакт бетона с агрессивными средами.
Имеются и нормативы по расчету толщины глиняных
замков в различных условиях. Поэтому не следует его
исключать из возможных способов защиты подзем-
ных конструкций, особенно при дефиците химстойких
материалов.
Кроме глиняных замков экранирование возмож-
но выполнять путем инъекцирования в скважины
(расположенные по периметру фундаментов) битум-
ных или полимерных материалов.
При оклеенной или обмазочной изоляций важней-
шим условием является обеспечение сплошности за-
щиты по всему периметру, включая вертикальные
элементы и подошву, хотя по конструкции и условиям
работы у них имеется определенное отличие. Боль-
шинство отдельно стоящих фундаментов под колон-
ны, как правило, состоят из подколонника и одно-,
двух- и трехступенчатой плиты. Под фундаментом при
отсутствии агрессивных сред устраивается бетонная
подготовка обычно толщиной не менее 100 мм. Для
агрессивных сред вместо бетонной подготовки приме-
няется щебень (кислотостойких пород) утрамбован-
ный в грунт или подготовка из щебня толщиной 80—
100 мм, которая исключает лишь капиллярное под-
нятие. Чтобы обеспечить для подколонника, уступов и
подошвы фундамента близкие защитные свойства на-
Таблица 5.2
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ТИПЫ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДА ПОДЗЕМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Вид подземных конструкций	Тип защитного покрытия				
	Окрасочное	Мастичное	Оклеенное	Штукатурное	Пропиточная изоляция
Фундаменты: монолитные	+	+	+	+	—
сборные	+	+	+	+	+
Фундаментные балки	+	+	—	—	+
Сваи	+	+	—	—	+
Монолитные свайные ростверки	+	+	+	+	—
Стенки подвалов, каналов, резервуаров (сборные)	+	+	+	+	+
Монолитные днища фундаментов, подвалов, каналов, резер- вуаров	—	+	+	+	—
ПРИМЕЧАНИЕ: Знак + означает рекомендуемый для выполнения тип защиты; — означает не рекомендуемый по
условиям производства работ.
85
пример при их обмазочной изоляции щебень допол-
нительно пропитывают горячим битумом.
Если подколонник и уступы защищаются оклееч-
ной изоляцией она должна обязательно проходить и
под подошвой. Для сохранения оклеенной изоляции
от повреждения укладки ее должна производиться на
выровненную поверхность. Поэтому по щебню выпол-
няют стяжку из кислотостойкого асфальта толщиной
20—30 мм, если по химической стойкости для этих
целей нельзя использовать цементные растворы. По
верху оклеенной изоляции должна быть уложена за-
щитная стяжка 15—20 мм из цементного раствора,
(рис. 5.4)
Значительное количество подземных конструк-
ций эксплуатируется в условиях одностороннего на-
пора подземных вод: стенки и днища подвалов, кана-
лы, тоннели, резервуары, приямки и др. В этом случае
наряду с обеспечением водонепроницаемости изоля-
ция должна обладать и химической стойкостью.
Проектирование гидроизоляции и ее выполнение
осуществляется в соответствии с действующими до-
кументами. Дополнительным требованием является
проверка выбранной схемы на химическую стойкость
в агрессивной среде. Кроме того все места сопровож-
дений гидроизоляции (деформационные швы, стыки)
также необходимо проверять с целью обеспечения их
химической стойкости (рис. 5.5).
В агрессивных грунтовых водах изоляция должна
исключать какую-либо фильтрацию к внутренней по-
верхности конструкции, независимо от назначения со-
оружения. [3]
При одностороннем напоре может применяться
только оклеенная или штукатурная изоляция. Толщи-
на и количество слоев определяются величиной напо-
ра. Штукатурная гидроизоляция из холодных мастик
используется при нанесении на вертикальную поверх-
ность. Они представляют смесь битумных эмульсион-
ных паст, минеральных наполнителей и различных
добавок. Основная составляющая мастики — битум-
ная паста, в которую на строительной площадке до-
бавляют наполнитель (диабазовый, андезитовый, ас-
бест коротковолокнистый и др.) и различные плас-
тифицирующие добавки.
Холодные асфальтовые мастики можно исполь-
зовать для защиты напорных сооружений в условиях
общекислотной агрессивности (PH >5) и содержании
сульфатов до 8000 мг/л. Покрытия наносят в несколь-
ко слоев толщиной до 8—15 мм с помощью специаль-
ных установок. Изоляцию горизонтальных элементов
выполняют с помощью литых асфальтовых смесей.
Многолетний опыт института ВНИИГ (Петербург)
по внедрению холодной асфальтовой штукатурки по-
казал ее высокую эффективность по сравнению с
оклеенной изоляцией.
ЗАЩИТА В «СУХИХ» ГРУНТАХ ЗОНЫ АЭРАЦИИ.
Зона аэрации — непосредственно собщается с ат-
мосферой. Через эту зону фильтруют агрессивные
атмосферные осадки, промышленные стоки (в случае
утечек из наливных трубопроводов и сооружений), а
также происходит испарение влаги из грунтов. Влага
зоны аэрации находится в парообразном состоянии и
при изменении температуры и давления способна об-
разовывать конденсат. Когда в зону аэрации проника-
ют осадки или проливы образуется «подвешенная»
капиллярная вода. В этой же зоне скапливается вер-
ховодка, образование которой ускоряется наличием в
основании грунтов с различной скоростью фильтра-
ции.
Бетонные и железобетонные подземные кон-
струкции, попадающие в эту зону обычно не требуют
какой-либо дополнительной защиты. Исключение сос-
тавляют лишь засоленные грунты. Для подземных
конструкций коррозионно опасными являются грунты,
в которых имеются легкорастворимые соли. Их содер-
жание определяется с помощью водных вытяжек.
Если соли попадая в конструкции не могут кристал-
лизоваться в них или у поверхности, специальной
защиты не требуется.
В том случае, когда подземная конструкция, кон-
тактируя с засоленным грунтом, одновременно выхо-
дит на поверхность и подвергается атмосферным воз-
действиям возможно интенсивное развитие коррози-
онных процессов.
В зависимости от гранулометрического состава
засоленными считаются грунты, при суммарном со-
держании легко и среднерастворимых солей равным
или больше:
Крупнообмолочные 5% — при содержании пыле-
ват-гл ин истого заполнителя 30% и более,
2% — при содержании песчаного заполнителя ме-
нее 40% или пылеватоглинистого заполнителя менее
30%,
0,5% — при содержании песчаного заполнителя
40% и более.
Песчаные грунты относятся к засоленным при
содержании солей 0,5% и более.
По степени растворимости в воде (г/л) соли под-
разделяются:
нерастворимые растворимость менее 0,01
труднорастворимые	—»—	0,01—1,0
среднерастворимые	— » —	1—100
легкорастворимые — »—	более 100
Состав солей в грунтах зависит от их типа: напри-
мер солончакам свойственны хлориды, загипсован-
ным грунтам — сульфаты. Лессовидные суглинки час-
то характеризуются повышенным содержанием кар-
бонатов.
Грунты могут иметь естественную (фоновую) за-
соленность. Имеются карты страны, где характеризу-
ются грунты по степени засоленности. Засоленность
может появиться в процессе эксплуатации — напри-
мер, при утечке из наливных сооружений и трубопро-
водов или^ растворении атмосферными осадками
твердых отходов производства.
Соли могут быть в виде прослоек кристаллов или.
мощной толщи, например «гипсовые» горизонты, в
которых содержание гипса превышает 20—30%.
Опасность коррозионного воздействия грунтов в
наибольшей степени проявляется в тех географичес-
ких районах, где сухой и жаркий климат. Для такого
климата должны быть следующие парметры воздуха:
относительная влажность меньше 30—40%— более
75 дней в году; средняя температура в полдень в
течение трех месяцев >25° С.
В подобных условиях эксплуатируются здания и
сооружения в южных районах Средней Азии, Казах-
стана, Поволжья. Температура открытых солнцу кон-
струкций в дневное время там достигает 60—80° С, а
степень минерализации превышает 4%.
При нагревании бетона и испарении ввиду гради-
ента температур происходит интенсивный массопере-
нос солей от более холодных зон (например фунда-
ментов, расположенных в грунте) к теплым. Концен-
трация солей в поверхностных солях при испарении
постепенно возрастает: часть солей в виде кристал-
86
Рис. 5.4
Пример защиты конструкций из различных материалов в условиях сильноагрессивных подземных вод
I — Зона аэрации. II — Зона капиллярного подъема. Ill — Зона грунтовых вод.
1—железобетонный фундамент	7—оклеенная изоляция
2—бетонные фундаментный блоки	8 — прижимная защитная стенка
3—бетонные фундаменты мелкого заложения 9—кислотоупорный асфальт
4—бетонная подготовка	а) столбчатые фундаменты под колонны
5—обмазочная изоляция	б) ленточные фундаменты под кирпичные стены
6 — щебень с проливкой битумом	в) фундаменты мелкого заложения под технологическое оборудование
87

Уеоаань подъемных ьод.
КИСЛОТОСТОЙКИЙ
Рис. 5.5
Пример защиты канала от коррозии и гидростатического
напоры воды
логидратов выпадает в осадок. Рост кристаллов в
замкнутом объеме пор способствует появлению рас-
тягивающих напряжений.
Согласно данных исследований [5], например
кристаллизация 5% Na2SO4, вызывает давление в по-
рах 0,4 МПА при увеличении объема кристаллогид-
ратов в три раза.
В условиях жаркого климата коррозионным воз-
действиям подвержены конструкции, расположенные
на высоте до 50-60 см от поверхности земли — т.е. в
той зоне куда в результате диффузии могут переме-
ститься насыщенные растворы. Ниже уровня земли
коррозия не наблюдается.
Первичная защита бетонных и железобетонных
конструкций в условиях засоленных грунтов является
обеспечение плотности бетона (W>6) и применение
хорошо обожженного кирпича.
В качестве вторичной защиты—устройство гори-
зонтальной изоляции, а для вертикальных поверхнос-
тей нагреваемых солнцем — экранов и обмазочной
изоляции (рис. 5.6).
ЗАЩИТА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Конструкции этого типа находят широкое приме-
нение в промышленном строительстве, особенно на
площадках со сложными гидрогеологическими усло-
виями, когда грунты имеют недостаточную несущую
способность, обладают посадочностью и др. Из много-
численных типов свай (забивных, набивных, комуф-
летных, свай-оболочек, трубчатых, пирамидальных и
др.) в промышленном строительстве наибольшее при-
менение нашли забивные сваи прямоугольного сече-
ния с обычным армированием, а также предваритель-
но напряженные.
Обычно под колонну забивают куст свай (не ме-
нее 3—4 штук), объединенных единым монолитным
элементом — ростверком. Так как при забивке вокруг
каждой сваи образуется уплотнительный слой — про-
странство между ними заполнено грунтом, имеющим
более низкую проницательность чем грунт за преде-
лами куста. Поэтому свая работает как бы в «обжатой
рубашке». При этом продукты взаимодействия воды-
среды с бетоном остаются на месте, создавая защит-
ный барьер, что уменьшает скорость коррозионных
процессов.
Для свай первичная защита может потребовать-
ся в агрессивных грунтовых водах, а также под здани-
ями с мокрыми и технологическими процессами и
интенсивными проливами кислот на полы первого эта-
жа.
Первичная защита свай включает применение
плотных и особо плотных бетонов, сульфатостойких
цементов, обеспечение трещиностойкости и требуе-
мой величины защитного слоя арматуры. В отдельных
случаях может быть рекомендовано увеличение по-
перечных размеров свай.
Наиболее эффективен способ вторичной защи-
ты— пропитка химически стойкими составами в ван-
нах при атмосферном давлении. В качестве пропиточ-
ного материала используются петролатум, асфальт—
деасфальтизации, битум или смеси на их основе.
Перспективными являются такие полимерные
пропиточные материалы: метилметакрилат, карбо-
мидные смолы, фурфурол, низкомолекулярный поли-
этилен и др.
Как правило, глубина пропитки свай не должна
быть больше чем защитный слой арматуры, так как
некоторые пропиточные материалы, например нефте-
продукты, способны уменьшить сцепление бетона с
арматурой. Если сваи рассчитываются как «висячие»,
т.е. несущая способность обеспечивается за счет тре-
3
Примеры защиты конструкций в засоленных грунтах
1. Отмостка, 2. Защитный экран из асбестоцемента, цемент-
но-песчаного раствора, кирпича, мастичного покрытия и
т. д. 3. Кирпичная стена, 4. Изоляционный слой (битумная
мастика, окраска, оклейка) 5 — плотный цементно-песча-
ный раствор, 6—фундамент, 7—засыпка песком, 8 — фун-
даментная балка
88
ния между грунтом и боковой поверхностью, защит-
ные покрытия или пропитка могут повлиять на коэф-
фициент трения и соответственно снижение несущей
способности. Имеются данные, что висячие сваи дли-
ной до 22 м в глинистых грунтах при защите битум-
ными мастиками снижали несущую способность на
30% по сравнению со сваями без защиты [6]. Поэтому
для висячих свай перед разработкой рекомендаций
по защите должны проводиться предварительные ис-
пытания их несущей способности.
Пропитка свай требует строительства специаль-
ного полигона. Затраты на его возведение (если они
не предусмотрены при разработке проекта) могут су-
щественно отразиться на общей стоимости подземных
конструкций.
Наряду с пропиткой сваи можно защитить лако-
красочными составами и мастиками, в том числе на
основе битумов. Для повышения химической стойкос-
ти используют эпоксидные материалы с введением
пластифицирующих добавок модификаторов (эпо-
ксидно-сланцевые, эпоксидно-каменноугольные, эпо-
ксидно-тиоколовые) и на основе хлорсульфатирован-
ного полиэтилена. Важным условием является трещи-
ностойкость покрытия, так как при забивке свай могут
появляться трещины от ударных нагрузок.
При реконструкции и расширении действующих
производств не исключены ситуации, когда свайные
фундаменты контактируют со средами, способными
вызвать коррозионное разрушение не только бетона,
но и защитных материалов (сернокислотные произ-
водства, травильные и гальванические цеха, склады
щелочей, электролизные отделения и др.). Для таких
сред целесообразнее полностью перейти на другие
типы фундаментов: сплошная силовая плита, столбча-
тые фундаменты с усиленной вторичной защитой или
выполнять сваи из химически стойких бетонов.
ЗАЩИТА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ В ГРУНТАХ
Строительные металлоконструкции зданий и со-
оружений не должны иметь контакта с грунтами.
Металлических колонны, опирающиеся на фундамен-
ты ниже уровня планировочной отметки необходимо
обетонировать. С целью обеспечения лучшего сцеп-
ления бетона с металлом к нему предварительно
приваривают арматурную сетку. Защитный слой при
этом не должен быть меньше 30 мм. Поверхность
бетона защищается по типу железобетонных кон-
струкций. (рис. 5.7)
Проблема защиты от подземной коррозии играет
важную роль в сооружениях при прокладке трубопро-
водов, а также в тех случаях, когда нельзя исключить
контакт грунтов с частямси подземных металлических
сооружений: шпунтовые стенки, резервуары и т. д.
Для разработки защиты необходимы данные о
коррозионной активности грунтов по отношению к ста-
ли, зоне влажности, в которой расположены трубо-
проводы и конструкции, сведения об источниках
блуждающих токов.
Оценка степени коррозионной опасности грунтов
и разработка мер защиты металла от подземной (поч-
венной) коррозии и коррозии, вызываемой блуждаю-
щими токами, подробно изложена в специальной ли-
тературе [9].
5.2. ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ ПОЛЫ
Долговечность промышленных зданий с агрессив-
ными средами в значительной степени определяется
Защита стальных колонн в условиях агрессивных грунтов
1—стальная колонна 2 — бетон, нанесенный на колонну
после ее монтажа 3—фундамент 4 — мастичное покрытие
химической стойкостью и непроницаемостью кон-
струкции полов.
Их повреждения (вызванные коррозией, механи-
ческими нагрузками, деформациями зданий) и после-
дующее проникание агрессивных сред могут быть
причиной разрушения плит перекрытий, ригелей, ко-
лонн, наружных стен и перегородок, а в полах на
грунте-подземных конструкций (фундаментов, фунда-
ментных балок, свай) и коммуникаций (водопровода,
канализации, технологических трубопроводов).
Полы на грунте обеспечивают также изоляцию от
агрессивных и токсичных продуктов подземных гори-
зонтов.
Коррозионные нагрузки на полы обычно сочета-
ются с механическими. Поэтому материалы, использу-
емые в конструкции, должны отвечать требованиями
химической стойкости, непроницаемости, а также ме-
ханической прочности. Кроме того следует учитывать,
что полы являются частью интерьера и должны соот-
ветствовать требованиям промышленной эстетики.
Существует много различных дополнительных
требований к полам, которые диктуются особенностя-
ми технологического производства: электропровод-
ность, диэлектричность, «беспыльность», отсутствие
сорбции, необходимость обогрева в зимнее время и
т. д.
Полы могут эксплуатироваться на открытых пло-
щадках и этажерках, где в дополнение к агрессивным
воздействиям они подвергаются атмосферным воз-
действиям (знакопеременным температурным нагруз-
кам, солнечной радиации, увлажнению). На полы, ук-
ладываемые по грунту, могут действовать подземные
воды.
Имеются отдельные группы зданий, где оборудо-
вание устанавливается на плоских эксплуатируемых
кровлях. Полы при этом должны быть химически стой-
кими и обладать соответствующими теплотехнически-
ми свойствами.
Опыт эксплуатации промышленных зданий пока-
зывает, что интенсивные механические нагрузки и
агрессивные воздействия способствуют тому, что раз-
рушение защиты зданий начинается именно с полов.
Полы являются многослойной конструкцией, в ко-
торой каждый элемент выполняет определенную
функцию. Различают следующие конструктивные эле-
89
менты: покрытие, прослойка, изоляционный слой,
подстилающий слой, основание. Кроме этого кон-
структивные элементы могут включать стяжку, тепло-
изоляцию, защиту от грунтовых вод или капиллярной
влаги. (Рис. 5.8, рис. 5.9.)
По типу покрытий полы для производств с агрес-
сивными средами можно разделить на две большие
группы: из штучных материалов и сплошные (монолит-
ные, бесшовные, рулонные). Штучные материалы по-
ка составляют более 80% химически стойких покры-
тий промышленных зданий с агрессивными средами.
Прочность штучных элементов покрытия обеспе-
чивается связывающей их прослойкой, выполняющей
роль раствора (по аналогии с кирпичной кладкой).
Номенклатура прослоек весьма разнообразна, от це-
ментного раствора до полимерных и битумных мастик.
Материал покрытий и прослойки определяется хими-
ческой стойкостью, прочностью, морозостойкостью
(для атмосферы), непроницаемостью. Прослойка в
штучных полах должна подбираться с учетом ее ад-
гезии к керамическим, камнелитным, стеклокристал-
лическим и другим материалам, так как от этого зави-
сит ее прочность. В сплошных полах в качестве про-
слойки используется мастика, клей, замазка, соеди-
няющий верхний элемент пола с нижележащим.
Изоляционный слой (гидроизоляция, непроница-
емый химически стойкий подслой) — элемент пола не-
обходимый в условиях гидросмыва и агрессивных
сред. Он выполняет функцию непроницаемой мемб-
раны задерживающей кислоты, щелочи, водные рас-
творы от проникания к нижележащим конструкциям
пола.
Если само покрытие полов обеспечивают непро-
ницаемость, то необходимость в изоляционном слое
отпадает. Однако на практике это бывает крайне
редко—лишь монолитные покрытия при качествен-
ном исполнении способны удовлетворить этим усло-
виям.
При устройстве штучных полов непроницаемый
подслой — обязательный элемент при наличии проли-
вов. Для этого используют любые гидроизоляционные
материалы, если они обладают стойкостью при дейст-
вии агрессивных сред и воды.
Могут применяться не только рулонные, но и
мастичные материалы в том случае, если они являют-
ся непроницаемыми и химстойкими, а также распла-
вы, т. е. составы наносимые на поверхность в разогре-
том состоянии: битумные мастики, атактический поли-
пропилен и т. д.
Стяжка — элемент конструкции пола, применяе-
мый для обеспечения ровной поверхности под рулон-
ные или мастичные материалы, например при устрой-
стве подслоя непосредственно по сборным железобе-
тонным плитам перекрытий. Ввиду неровностей в сты-
ках плит отсутствие стяжки может быть причиной
нарушения сплошности изоляции.
В полах с монолитными покрытиями стяжку ис-
пользуют так же для получения требуемой прочнос-
ти перед укладкой монолитного слоя. Кроме того
стяжкой в полах на перекрытиях обеспечиваются
уклоны.
На практике нередко приходится сталкиваться с
решениями, когда в стяжке прокладывают различные
коммуникации и трубопроводы. Хотя стяжка и защи-
щена непроницаемым подслоем, контроля за ее сос-
тоянием в процессе эксплуатации нет. Попадание к
коммуникациям сильно агрессивных продуктов при
Рис. 5.8
Основные конструктивные элементы полов
I — Покрытия из штучных материалов
II — Монолитные покрытия
1. Конструкция перекрытия
2. Выравнивающая стяжка
3. Покрытие из керамической плитки или кирпича
4. Разделка швов химически стойкими замазками
5. Прослойка
6. Изоляционный слой (подслой)
7. Подстилающий бетонный слой
8. Уплотнительный грунт
9. Монолитное покрытие
10. Слой мелкозернистого бетона повышенной прочности
нарушении подслоя способно нарушить эксплуатацию
оборудования.
Подстилающий слой — выполняется в основном
из бетона или железобетона.
Толщина его в производственных помещениях
должна быть не менее 100 мм при марке бетона В
22,5. От конструкции подстилающего слоя во многом
зависит надежность и долговечность химически стой-
ких полов, так как при его деформациях покрытие
пола может быть нарушено. Поэтому в условиях силь-
но агрессивных сред, а также при попадании на полы
токсичных продуктов, наиболее рациональным реше-
нием является устройство сплошного подстилающего
слоя. При значительном насыщении полов фундамен-
тами под оборудование целесообразно устройство
утолщенного подстилающего слоя (рис. 5.10). При уве-
личении толщины более 0,5 м (определяется расче-
том) конструкция подготовки может выполнять одно-
временно функцию фундаментов не только под обо-
рудование, но и под колонны здания. Увеличение
объема железобетона компенсируется уменьшением
трудозатрат при выполнении химзащитных работ и что
самое важное — значительным повышением надеж-
ности конструкций в процессе эксплуатации.
90
1
Полы НА ГРАНТЕ ПРИ
НАЛИЧИИ НАПОРНЫХ f
1.	Покрытие штучное
2.	Прослойка ; -
3.	Изоляционный слой (подслой)
4.	Выравнивающая стяжка
5.	Утеплитель
6.	Пароизоляция
7.	Конструкция перекрытия
Рис. 5.9
Конструктивные элементы полов промышленных зданий в зависимости от их эксплуатационных условий.
- ~	— ----------- 8. Разделка швов химически стойкими замазками.
9.	Монолитное покрытие
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Подготовка из бетона или раствора
Подстилающий слой бетона
Грунт основания
Щебень с проливкой битумом
Слой асфальта
Гидроизоляция
91
Рис. 5.10
Химически стойкий поддон под одиночное оборудование
1—химически стойкий пол, 2—технологическое оборудо-
вание, 3 — фундаменты под оборудование, 4 — железобе-
тонная плита поддона.
Основанием полов для одноэтажных зданий яв-
ляются грунты. Основное требование к ним — отсутст-
вие деформаций при эксплуатации и коррозионной
активности по отношению к бетону. Кроме того грунты
не должны вступать в химическое взаимодействие с
теми жидкими продуктами, которые могут при раз-
рушении покрытия и подслоя проникать к ним с полов
первого этажа. Некоторые группы сильно агрессив-
ных сред (кислоты, концентрированные щелочи) спо-
собны при взаимодействии с грунтами увеличиваться
в объеме, вызывая значительные необратимые де-
формации. [4] См. главу 7.
Исходные данные определяющие выбор хими-
чески стойких полов.
Выбор типа полов наиболее надежных в условиях
производства с оптимальными технико-экономически-
ми .параметрами, зависит от характера воздействий:
механических, химических, физических и др. Таб. 5.3.
Различают три категории механических воздейст-
вий, применительно к которым определяются толщи-
ны покрытий полов [19]. Хотя они довольно условны,
но могут использоваться для сравнительной оценки:
Слабые — по полу осуществляется перемещение
персонала, обслуживающего оборудование. Возмож-
но использование ручных тележек на резиновом хо-
ду. Отсутствуют падения твердых металлических
предметов.
Умеренные — движение людей, автотранспорта
небольшой грузоподъемности, электро- и автокар,
ударные воздействия в виде падения предметов до 5
кг, с высоты не более 1 м.
Значительные — наличие нагрузок от автотранс-
порта, в том числе большой грузоподъемности, паде-
ние грузов до 10 кг с высоты 1 м, волочение твердых
предметов, перекатывание металлических бидонов.
Отдельные виды воздействия, например падение тя-
желых изделий весом более 20—50 кг с высоты,
должны рассматриваться как нарушение нормальной
эксплуатации, т. к. такие ударные нагрузки способны
разрушить большинство из штучных материалов.
Имея небольшую толщину и обладая низкой ударной
стойкостью большинство из штучных материалов
(кирпич, плитка, литье) отлично выдерживают значи-
тельные статистические нагрузки, достигающие 10—
50 тонн на 1 м2, и разрушаются при падении на них с
высоты слесарного молотка. Табл. 5.4. 5.3
Как правило, наибольшие механические нагрузки
наблюдаются в полах первого этажа, складских поме-
щениях, разгрузочных эстакадах, рампах, ремонтных
отделениях, в зоне ворот. Даже в пределах одного
помещения нагрузки могут значительно отличаться,
поэтому транспортные проезды следует выделять в
отдельные зоны.
Состав и характер агрессивных проливов явля-
ется определяющим для выбора материала покрытия
и типа непроницаемого подслоя.
Жидкие среды можно сгруппировать по харак-
теру коррозионных воздействий: растворы кислот, ще-
лочей, органические растворители, минеральные и
органические масла, нефтепродукты, токсичные про-
дукты.
Могут быть и сочетания различных воздействий.
Это часто вызывает сложности при выборе покрытий,
ввиду отсутствия «универсальных» материалов.
Для химически стойких полов важно знать осо-
бенности технологических процессов. Частота и ин-
тенсивность воздействий, химический состав сред за-
висит от технологических регламентов, культуры про-
изводства, состояния оборудования. Даже в пределах
одного помещения агрессивные воздействия могут
значительно отличаться. Например зона полов вокруг
травильных ванн (метизное производство) будет под-
вергаться воздействию растворов, которые находятся
в ванне (кислоты, щелочи, горячей воды и др.). Зона
полов, расположенная всего в 5—6 метрах от ванны,
может работать уже в условиях, когда отсутствуют
какие-либо агрессивные проливы.
Интенсивность воздействий их делят на три груп-
пы: малая, средняя, большая. Установить между ними
границу весьма сложно. О большой интенсивности
воздействия жидких сред можно судить по наличию
систем, служащих для эвакуации с полов агрессивных
сред: трапов, лотков, каналов, приямков.
Если мы имеем дело с производствами где через
систему насосов, трубопроводов, аппаратов циркули-
руют десятки кубических метров агрессивных жидкос-
тей, то сложно исключить утечки. Чем более агрессив-
ные среды, тем большая вероятность коррозии и раз-
рушения материалов.
При большой интенсивности имеют место непре-
рывные проливы агрессивных сред и их стекание по
водоотводящим системам. Полы в помещениях с ин-
тенсивными воздействиями находятся в наиболее тя-
желых эксплуатационных условиях. Ввиду мокрой
уборки как правило осложнены ремонтные работы
(продолжительность их значительно больше чем пе-
риод остановок на ремонты оборудования) и полы
работают «на износ». При большой интенсивности воз-
действия жидких сред обязательными элементами по-
лов, являются трапы, приямки, лотки, а также уклоны.
Средняя интенсивность. Полы оборудуются тра-
пами, однако мокрая уборка помещений проводится
2—3 раза в смену. В остальное время поверхность
покрытий может быть сухой. Возможны воздействия
жидких сред при аварии оборудования или трубопро-
водов. Полы выполняются с уклонами как и при боль-
шой интенсивности воздействий. [14, 18]
Малая интенсивность. Уборка без гидросмыва
(допустима сухая и влажная протирка). Покрытия не
пропитываются. В полах нет уклонов, трапов и приям-
ков. Наиболее целесообразны подобные покрытия в
складах сухих удобрений, а также помещениях, где в
технологических процессах нет жидких сред или во-
ды. Конструкция полов при малой интенсивности воз-
92
Таблица 5.3
МАТЕРИАЛЫ, РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ДЛЯ ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИХ ПОЛОВ
Конструк- тивный элемент	Покрытие	Концентрация агрессивных растворов, %									
		До 5			5-10			более 10			
		Растворы, имеющие кислую реакцию	Кислотно- щелочные растворы	Щелочи и растворы с щелочной реакцией	Растворы неокисляю- щих кислот и их солей	Растворы едких щелочей и их солей	Кислотно- щелочные растворы	Растворы неокисляю- щих кислот и их солей	Растворы окисляющих кислот и их солей	Растворы едких щелочей и их солей	Кислотно- щелочные растворы
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10 -	11	12
Покрытие	Кислотоупорный кирпич	+	+	+	+	+	+	+	+	—	—
	Кислотоупорная плитка	+	+	+	+	+	+	+	+	—	—
	Кислотоупорный кирпич с оазделкой швов поли- мерными замазками.	+	+	+	+	+	+	+	+	—	—
	Кислотоупорная плитка с оазделкой швов поли- мерными замазками	+	+	+	+	+	+	+	+	—	—
Диабазовая плитка		+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
	Шлакоситалловая плитка	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
	Плитка из полмербетона на основе ФЫМ и ФА	+	+	+	+	+	+	+	—	+	+
	Плитка из полимерсили- катбетона	+	—	—	+	—	—	+	+	—	—
	Наливные мастичные на основе эпоксидных ком- паундов	+	+	+	+	+	+	—	—	—	—
	Монолитные высоконапо- лненные на основе эпо- ксидных компаундов	+	+	+	+	+	+	—	—	+	+
	Монолитные каркасного типа	+	+	+	+	+	+	—	—	+	+
	Асфальтобетонные	+	+	+	+	+	+	—		+	—
	Бетонные на основе це- ментных бетонов	—	—	+	—	+	—	—	—	—	—
	Монолитные на основе пластиката поливинил- хлоридного	+	+	+	+	+	+	+	+	±	±
Прослойка в швах	Кислотоупорная силикат- ная замазка	+	—	—	+	—	—	+	+	—	—
	Цементно-песчаный рас- твор	—	—	+	—	±	—	—	—	+	—
	Битумная мастика	+	+	+	+	+	+	—	—	—	—
	Мастика на основе поли- мерных смол (эпоксид- ных, фуриловых и др.)	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
	Мастика на серном це- менте	+	—	—	+		—	+	—	—	—
Химически	Гидроизол, рубероид	+	+	+	+	+	+	—	—	—	—
стойкий подслой	Полиэтиленовая пленка	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
	Полихлорвиниловая плен ка	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
	Полиизобутилен	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
	Эпоксидные композиции армированные стекло- тканью	7 %.	+	+	+	+	+	+	+	+	+
ПРИМЕЧАНИЕ: знаки означают: + материал рекомендуется к применению;
+ применение ограничено (допустимо при малой интенсивности воздействия);
— не рекомендуется.
93
Таблица 5.4
ТОЛЩИНА ПОКРЫТИЙ ПОЛОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ, ММ
покрытие пола	Механические нагрузки		
	Слабые	Умеренные	Знач ительные
Кислотоупорные плитки	15—30	35—50	Не применяются
Кислотоупорный кирпич	. 65	65	113
Шлакоситалловые и диабазовые плитки	10—15	20—30	Не применяются
Монолитные наливные	2—5	Не применяются	Не применяются
высоконаполненные	5—10	10—20	По расчету
«каркасного» типа	20—30	20—40	По расчету
Асфальтовые	20—30	30—40	Не менее 50
Бетонные (цементный бетон)	30—40	30—50	Не менее 50
действий может быть более простой, чем при средней
и большой: например покрытие и подготовка. Не обя-
зательна также и гидроизоляция (непроницаемый
подслой). Конструкция полов при малой интенсивнос-
ти воздействий становится значительно легче и де-
шевле.
При этом не должны быть исключены аварийные
ситуации способные привести к появлению жидкостей
на повехности пола.
ЗАЩИТА ПОЛА ОТ ГРУНТОВЫХ ВОД
И КАПИЛЛЯРНОЙ ВЛАГИ
При высоком уровне подземных вод, полы могут
подвергаться воздействию капиллярной влаги и тре-
буют дополнительной защиты «снизу». Наиболее час-
то необходимость защиты возникает в полах подвалов
и приямков. При этом могуть быть различные реше-
ния.
Первое. На полы со стороны грунтов действуют
напорные подземные воды. При этом выбор и спосо-
бы защиты определяются по типу гидроизоляции (в
зависимости от величины гидростатического напора).
Если грунтовые воды агрессивны, материал, исполь-
зуемый для гидроизоляции, должен обладать и хими-
ческой стойкостью в данных условиях.
Второе. Грунтовые воды ниже уровня пола, но
полы попадают в зону капиллярной влаги. Бетонная
подготовка в таких полах защищается в зависимости
от состава и характера грунтовых вод, так же как и
фундаменты.
Третье: Грунтовые воды не агрессивные. Полы
не находятся в зоне капиллярного увлажнения. В то
же время производство характерно значительным во-
допотреблением и интенсивными воздействиями жид-
ких агрессивных сред. При таких условиях также вы-
полняется защита «снизу».
В качестве защиты применяется щебень с про-
ливкой битумом толщиной 60—80 мм, асфальтобе-
тон— 30—40 мм, утрамбованный гравий или крупнозе-
рнистый песок. Рис. 5.9
Специальные требования предъявляются к по-
лам в производствах где технологические процессы
связаны с требованиями «особой чистоты», диэлек-
тричности, токопроводимости. К специальным могут
относиться также требования расцветки, фактуры,
раскладки (для штучных материалов), теплоусвоения,
необходимости обогрева в зимний период (для откры-
тых площадок). [16]
94
ШТУЧНЫЕ ПОЛЫ
Штучные кислотоупорные изделия (плитка, кир-
пич) традиционно считаются основными для покрытий
химически стойких полов.
Штучные керамические изделия отлично зареко-
мендовали себя в различных отраслях промышлен-
ности, а во многих сильно агрессивных средах, напри-
мер при действии окисляющих кислот, они предпоч-
тительнее монолитных. Благодаря подбору прослоек
штучные изделия с успехом применяются в кислотах,
щелочах, действии растворителей, нефтепродуктов,
токсичных жидкостей.
Номенклатура основных штучных материалов
включает плитки и кирпич. В свою очередь плитки в
зависимости от размера, толщины, вида материала
подразделяются на: керамические (типа метлахской),
кислотоупорные, шлакоситалловые, диабазовые, ан-
тегментовые (графитовые), бетонные. Основным ти-
пом покрытий в химически стойких полах являются
кислото-упорные плитки и кирпич (составляют 95%
покрытий из штучных материалов).
У плитки и кирпича близкая химическая стой-
кость к любым типам кислот (кроме фторсодержащих
и концентрированной фосфорной). В щелочах кисло-
тоупорная плитка и кирпич могут эксплуатироваться
лишь при концентрации не более 5—10% и при нор-
мальной температуре.
Выбор кирпича или плитки для покрытий опреде-
ляется типом механических нагрузок: плитка приме-
няется при слабых и умеренных воздействиях, кирпич
и при значительных (табл. 5.4). Важно также учиты-
вать, что полы из плиток обладают значительно луч-
шими эстетическими данными, поэтому они предпоч-
тительнее в помещениях, где постоянно находится
обслуживающий персонал. Выполнить полы полнос-
тью из плиток возможно лишь в том случае, если
отсутствуют глубокие приямки, каналы, зумфы. При
наличии последних применяется кирпич, так как плит-
ка не обеспечивает статической устойчивости на вер-
тикальных поверхностях. Если по условиям механи-
ческих нагрузок нельзя использовать керамические
плитки (Рис. 5.11), то желательно предусмотреть схе-
му укладки кирпича диагональными рядами или в
«елочку». Такая укладка рекомендуется также в по-
лах при движении транспорта (Рис. 5.12).
Плитки из каменного литья (диабазовые, базаль-
товые) получаются путем плавления породы при вы-
сокой температуре. Они имеют стеклокристалличес-
кую структуру и обладают высокой химической стой-
Толщина плиток? мм
Рис. 5.11
Влияние толщины плиток на их стойкость к ударным на-
грузкам 1—керамические, 2 — шлакоситалловые [14]
костью, как к кислотам (кроме плавиковой), так и к
щелочам.
Поверхность платок при увлажнении довольно
скользкая, поэтому для полов желательно использо-
вать рифленую поверхность. Плитки обладают высо-
кой прочностью на сжатие (до 200 МПА) и сопротивле-
нием истиранию, но низкой (как и стекло) ударной
стойкостью. Поэтому они не пригодны даже при сла-
бых ударных нагрузках. Кроме того к ним имеют
слабую адгезию некоторые подслоенные материалы:
арзамит, цементные растворы.
Шлакоситалловые плитки могут быть на основе
металлургических шлаков, кварцевого песка с введе-
нием различных добавок. Их толщина 8—18 мм. Так
же как и плитки каменного литья шлакоситаллы об-
ладают кислото — и щелочестой костью (за исключе-
нием плавиковых кислот), низкой ударной стойкостью
и слабой адгезией ко многим типам прослоек. Для
Рис. 5.12
Различные типы укладки кислотоупорного кирпича в по-
крытии полов. А—«В елочку», Б — Рядовая укладка
укладки плиток из литья и шлакоситалла следует
применять силикатные или полимерные вяжущие.
Торцовые деревянные плитки (шашки) довольно
успешно можно применять в полах промышленных
зданий с агрессивными средами. Например, на Волж-
ском автомобильном заводе в гальваническом отде-
лении многие годы значительные площади полов с
успехом эксплуатируются из торцевых деревянных
плиток.
Плитки могут быть толщиной 60, 80, 100 мм. Они
укладываются на горячей битумной мастике. Пред-
варительно плитки антисептируют. Полы обладают от-
личной стойкостью к кислотам и щелочам слабых и
средних концентраций. Незаслуженно забытый мате-
риал может успешно работать при действии уксусной,
щавелевой, муравьиной, лимонной кислоты и что осо-
бенно важно— в плавиковых кислотах высоких кон-
центраций, где разрушаются керамические материа-
лы.
У дерева есть важные преимущества, использо-
ванние которых делает его конкурентно способным с
другими материалами: небольшая масса, высокая ме-
ханическая прочность, малый коэффициент терми-
ческого расширения, отличные показатели теплоус-
воения.
Бетонные плитки, выполненные на цементном
вяжущем имеют толщину 30—50 мм. Они могут быть
армированы (что существенно повышает их стойкость
к ударным нагрузкам), иметь фактурный слой (моза-
ичные).
Химическая стойкость бетонных плит в некоторых
средах достаточно высока (холодные щелочи концен-
трацией до 10—15%, масла и маслопродукты, органи-
ческие растворители, соли).
При случайных проливах и сухой уборке бетон-
ные полы могут ограниченное время эксплуатиро-
ваться даже при попадании на них растворов кислот,
например серной, уксусной, щавелевой, плавиковой
слабых концентраций.
Полимербетонные и полимерсиликатные плиты
пока серийно не выпускаются. Изготовление плит осу-
ществляется на заводах, площадках, полигонах также
как конструкций из химически стойких бетонов. Высо-
кая механическая прочность (до 100 МПА) позволяет
применять плиты даже в условиях значительных ме-
ханических нагрузок. Химическая стойкость опреде-
ляется типом связующего полимера.
Прослойки для укладки штучных материалов. В
отличии от большинства штучных материалов (изгота-
вливаемых в заводских условиях), прослойку готовят
на строительной площадке. Для прослоек важно по-
добрать их химическую стойкость близкую к плитке
или кирпичу. В зоне прослойка подвергается всем
видам агрессивных воздействий и механических на-
грузок. В зависимости от размеров плитки и ширины
шва площадь прослойки составляет до 5—10% от
площади пола. Табл. 5,5.
Важным условием долговечности полов является
обеспечение адгезии между штучными материалами
и прослойкой. Чем выше адгезия тем большей удар-
ной прочностью обладают полы. Уменьшение адгезии
под действием агрессивных сред часто является (на-
ряду с нарушениями технологии изготовления) причи-
ной отслаивания плиток.
В отечественной практике нашли применение
следующие типы прослоек: цементно-песчаные, сили-
катные, полимерные, битумные. Цементные растворы
95
Таблица 5.5
ПРИМЕРНАЯ ВЕЛИЧИНА ПРОСЛОЕК И ШВОВ
ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ШТУЧНЫХ ПОКРЫТИЙ
Вид прослойки	Материал штучного покрытия	Толщина прослойки мм	Ширина швов, мм
Кислотоупорная силикатная замазка	Кирпич	10	5
	Плитка	8	3
То же, с разделкой швов	Кирпич	10	8
	Плитка	8	5
Цементно-песчаный раствор	Кирпич	20	5
	Плитка	10	3
То же, с разделкой швов	Кирпич	20	8
	Плитка	10	5
Полимерная замазка	Кирпич	5	5
	Плитка	3	3
могут применяться под бетонные и керамические
штучные покрытия. Использование их для шлакоси-
талловых плит и плит из каменного литья связано с
тщательной выдержкой, технологией выполнения для
обеспечения прочности. Обычные «товарные раство-
ры» мало пригодны для полов в агрессивных средах,
ввиду недостаточной плотности и прочности. Для ук-
ладки следует использовать растворы с повышенным
расходом цемента (до 500—600 кг/м3) и введением
добавок.
В кислых средах прослойки выполняют из зама-
зок и мастик на основе жидкого стекла, кремнеф-
тористого натрия и минеральных химически стойких
наполнителей (диабаз, молотый кварцевый песок, ан-
дезит и др.). Могут использоваться и силикатные рас-
творы, однако в практике химзащитных работ они не
нашли широкого применения.
Соотношение жидкого стекла, кремнефтористого
натрия и наполнителя подбирается с учетом модуля
жидкого стекла, тонкости помола наполнителя и при-
мерно составляет соответственно 1 : (0,12-н0,18):
: (2-2,5).
Силикатные замазки изготавливают в основном
на натриевом жидком стекле, хотя для защиты могут
применяться замазки на калиевом стекле.
Особенностью силикатных замазок является их
высокая механическая прочность (на сжатие 15,0—
20,0 МПА), половину которой они приобретают уже в
первые часы после укладки. Кроме того они обладают
высокой адгезией практически ко всем штучным кис-
лотоупорным материалам, включая керамику, камен-
ное литье, шлакоситаллы, чем выгодно отличаются от
цементных растворов. Процесс твердения силикатных
замазок происходит в результате взаимодействия
жидкого стекла с кремнефтористым натрием.
Силикатные замазки не обладают достаточной
водостойкостью. Они непригодны при действии ще-
лочных растворов, так как присутствующий аморфный
кремнезем активно вступает во взаимодействие с ще-
лочью. Кислоты оказывают обратное действие, при-
чем, чем выше концентрация, тем большей прочнос-
тью и плотностью обладает замазка.
Силикатные замазки являются наиболее распро-
страненной прослойкой для штучных материалов в
условиях действия агрессивных сред. С целью рас-
ширения области применения и повышения плотности
используются модифицированные составы (их назы-
96
вают иногда полимерсиликатными замазками). В ка-
честве модификаторов применяются фуриловый
спирт, составы на основе хлорсульфированного поли-
этилена, ацетоформальдегидная смола и др., добав-
ляемые в количестве до 2—3% от массы жидкого
стекла. Применение добавок существенно повышает
плотность, водостойкость и прочность силикатных
композиций.
Битумные мастики — обладают химической стой-
костью как в кислотах (до 5—10% концентрации), так
и щелочах (до 20%). Опыт эксплуатации полов с про-
слойками на битумных мастиках (битуминолях) пока-
зал их высокую надежность. В то же время матери-
алы на основе битумов мало пригодны при повышен-
ных температур (выше +50°С), не стойки в концен-
трированных и окисляющих кислотах, нефтепродук-
тах, концентрированных щелочах. Битумные мастики
наносят в расплавленном состоянии (температура
130—160°С), поэтому работы со штучными материала-
ми требуют повышенных требований по технике без-
опасности. Например, выполнить укладку плиток тол-
щиной менее 30 мм довольно сложно. Производствен-
ные организации обоснованно считают этот вид рабо-
ты трудоемким. Битумные мастики состоят из биту-
мов, кислотоупорных пылевидных наполнителей и ас-
беста в соотношении 1:1: 0,05.
Прослойки из полимерных мастик обладают пре-
имуществом перед выше перечисленными тем, что их
химическую стойкость можно варьировать, подбирая
соответствующие составы связующих и наполнителей
(табл. 5.6). Составы на основе эпоксидных, фенол-
формальдегидных, фурановых, полиэфирных смол и
их многочисленных модификаций могут использовать-
ся в большинстве агрессивных сред, кроме высоко
концентрированных и окисляющих кислот.
Мастики и замазки имеют хорошую адгезию к
штучным материалам, непроницаемы (пористость
0,1—1%), обладают высокой механической прочнос-
тью (до 30—60 МПА). Качество замазок во много м
определяется правильно подобранным составом. Для
каждого типа смол выбирают оптимальное соотноше-
ние смола-наполнитель, при котором будет наимень-
шая усадка, наибольшая плотность и технологич-
ность. Кроме того выбор замазок во многом опреде-
ляется еще и экономическими соображениями. Це-
ментные растворы, силикатные замазки и битумные
мастики пока еще значительно дешевле полимерных.
В наибольшей степени отвечают требованиям
долговечности покрытия в которых штучные матери-
алы и прослойка обладают одинаковой (или близкой)
химической стойкостью. Это имеет место при исполь-
зовании полимерных мастик. Во многих агрессивных
средах укладку плитки ведут на силикатных или це-
ментных составах, а швы заполняют полимерными
замазками. В этом случае плитка укладывается на
растворе или замазках «впустошовку». В отечествен-
ной практике такой тип пола является основным для
многих производств с агрессивными средами.
Значительная часть всех химически стойких штуч-
ных полов выполняются с «разделкой» швов. При
таком решении сокращается расход дорогостоящего
полимерного связующего и в то же время значительно
уменьшается проницаемость покрытий в зоне швов.
Рис. 5.9
В плитках толщиной до 20—35 мм расшивка осу-
ществляется на всю толщину шва, для кирпича глуби-
на 20—30 мм. При разделке ширина шва несколько
увеличивается.
Таблица 5.6
СОСТАВЫ ЗАМАЗОК НА ПОЛИМЕРНЫХ СВЯЗУЮЩИХ
Составляющие, мае. ч.	Типы замазок на полимерных связующих								
	Арзамит	Эпоксидная	ФАЭД	ЭСД-2М	ЭИС	К-115	ЭКР-22	Ферганит	«Слокрил»
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Эпоксидная смола ЭД-1.6, ЭД-20	100	100 Смола ФАЭД-8	100 Мономер ФА	100 Смола марки ЭИС-1	100 Смола эпоксиэфирная на основе К-115	100 Смола эпокситерпеновая ЭКР-22	100 Фенолформальдегидная смола	60 Полиэфирная смола «слокрил»	100 Мелкоизмельченный графит и отвер-	, дитель паратолуолсульфохлорид	100 Мука андезитовая (кварц, молотый и другие кислотоупорные порошки)	150—300	250—300	250—300 250—300 300—350 300—380	180—250	250—300 Полиэтиленполиамин	10	20	10	10—12	10—12	10—12 Ди бутил фтал ат	10 Аэросил	1—5	1—5	1—5	4—6	5—6	2—7 Графитовый порошок	5—15	20—30 Модификатор сламор	80 Кокс молотый	150—290 Олигоэфиракрилат МГФ-9	10—15 Бензосульфокислота	20—25 Гипериз	2—4 Ускоритель НК (нафтенат кобальта)	8									
Непроницаемый химически стойкий подслой.
При отсутствии агрессивных сред и действии толь-
ко воды этот конструктивный элемент выполняет
функцию гидроизоляции. В агрессивных производствах
кроме водостойкости он должен быть еще и химичес-
ки стойким. Необходимость подслоя в штучных полах,
имеющих покрытие из плитки или кирпича и прослой-
ку (нередко с разделкой швов), вызвана тем, что
пористость керамики достигает 6—8%, силикатной
прослойки 8—12%, цементного раствора 10%. Даже
при разделке швов плотными полимерными замаз-
ками фильтрация жидких сред, особенно при наличии
одностороннего напора (лотки, приямки, застойные
зоны полов), приводит к диффузионному прониканию
агрессивных сред. Для дополнительной защиты под
прослойку вводится непроницаемый химически стой-
кий слой (подслой), являющийся последним барьером
для агрессивных жидкостей. Нарушение непроница-
емости подслоя ведет к коррозионным повреждениям
нижележащих конструкций (перекрытий) или в допол-
нение к этому еще и загрязнению грунтов и подзем-
ных вод (в полах на грунте). Непроницаемый подслой
необходим даже при таких покрытиях как диабазовая
или шлакоситалловая плитка на полимерных замаз-
ках. Хотя материал покрытий и является при этом
практически непроницаемым, в процессе эксплуата-
ции полов, при деформации элементов зданий, про-
садках оснований возможны трещины или отслоения
покрытий. Подслой является последним барьером,
сдерживающим проникание к конструкциям агрессив-
ных сред.
Материал подслоя определяется химической стой-
костью, технологичностью, прочностными свойствами.
Большинство материалов, применяемых в качест-
ве рулонной гидроизоляции, можно использовать для
подслоя в слабо- и среднеагрессивных средах: рубе-
роид, гидроизол, бризол, фольгоизол, стеклорубероид
филизол, днепрофлекс. При действии кислот средних
и высоких концентраций используют полиизобутелен.
Для органических растворителей, нефтепродуктов,
масел — армированные эпоксидные материалы. В ка-
честве подслоя могут применяться также поливинилх-
лоридная и полиэтиленовая пленка, а также распла-
вы (т. е. материалы наносимые в горячем виде) типа
битумных мастик, атактического полипропилена и др.
Что касается полиэтиленовой пленки, то несмотря на
ее высокую химическую стойкость в большинстве аг-
рессивных сред и во многих растворителях, она при-
меняется в ограниченном объеме ввиду слабой ад-
гезии. Отсутствие адгезии пленки с прослойкой резко
уменьшает ударостойкость покрытий полов из штуч-
ных материалов.
Подобные полы называют «плавающими»: плитка
или кирпич с прослойкой работают как бы самосто-
ятельно— без связи с нижележащими элементами.
Однако, при значительных площадях полов и отсутст-
7 А-289.
97
вии механических нагрузок использование полиэтиле-
новой пленки со сваркой швов может дать значитель-
ный экономический эффект. Некоторое повышение
механической прочности покрытий достигается путем
увеличения толщины прослойки. Кроме того полиэти-
леновую пленку дублируют со стеклотканью, бумагой,
текстильными материалами, что обеспечивает адге-
зию при ее укладке на различных типах клеев и
мастик.
С целью повышения надежности непроницаемого
подслоя от возможных повреждений при укладке ру-
лонные и пленочные материалы применяют не менее
чем в два слоя с защитой верхнего слоя от механичес-
ких воздействий путем посыпки песком по мастике
или нанесением стяжки из цементно-песчаного рас-
твора. При отсутствии гидросмыва («сухой уборке»)
вместо рулонной можно использовать более простые
системы подслоенной изоляции: обмазку битумными
мастиками или окраску.
МОНОЛИТНЫЕ (СПЛОШНЫЕ) ПОЛЫ.
Штучные покрытия полов, несмотря на свои до-
стоинства, обладают существенным недостатком —
практически не поддаются механизации и выполняют-
ся на 90% вручную.
Кроме того, во многих производствах нежела-
тельно наличие швов. Поэтому все большее внимание
специалистов привлекают монолитные бесшовные по-
лы.
Качественно новые решения появились в связи с
развитием производств химически стойких смол, на
основе которых возникло целое направление: моно-
литные полимерные покрытия. Такие полы все более
вытесняют традиционные. В ряде стран монолитные
полы составляют до 60—70% всех полов промышлен-
ных зданий. В нашей стране объем химически стойких
монолитных полимерных покрытий для производств с
агрессивными средами пока не превышает 3—5%.
Многочисленные публикации по монолитным по-
лимерным полам довольно противоречивы. Во многих
случаях отрицательные результаты, связанные с при-
менением таких полов, вызваны нарушением техно-
логии изготовления или низким качеством бетонной
подготовки.
В зависимости от агрессивности среды могут при-
меняться обычные бетонные покрытия и покрытия из
модифицированных бетонов с добавками, асфальто-
бетон, хистойкие бетоны, бетонополимеры и полимер-
ные монолитные покрытия. См. табл. 5.3
ПОКРЫТИЯ ИЗ ЦЕМЕНТНЫХ БЕТОНОВ.
Покрытия из цементных бетонов не считаются хи-
мически стойкими, хотя могут успешно эксплуатировать
при действии холодных щелочей (концентрация до
15%) растворителей солей, нефтепродуктов и воды.
Толщина покрытия полов из бетона в зависимости от
механических нагрузок составляет от 30 до 50 мм. Без
дополнительной обработки поверхности бетонные по-
лы используются лишь на открытых площадках, так как
считаются «грязными». С целью улучшения внешнего
вида их выполняют чаще мозаичными. По сравнению со
штучными покрытиями такие полы могут дать значи-
тельный эффект за счет снижения трудозатрат.
В последние годы при выполнении мозаичных
полов успешно используется вакуумирование, приме-
няются суперпластификаторы, модифицированные
бетоны.
Вакуумная обработка удаляет из бетонной смеси
избыток воды затворения, что обеспечивает на-
чальную прочность и в то же время пластичность
бетона, при которой втапливается мраморная или
другая крошка размером 15—20 мм. После этого осу-
ществляется шлифование, в результате чего снимает-
ся до 1—3 мм верхнего (самого не прочного) слоя
бетона. Шлифовку проводят когда бетон набирает
прочность при которой исключено выкрашивание за-
полнителей.
Использование модификаторов типа С-3 позволя-
ет изменить подвижность смеси без снижения проч-
ности и почти в два раза увеличивает адгезию мозаич-
ного бетона с цементно-песчаной стяжкой.
Для повышения износостойкости и беспыльности
после шлифовки на покрытие наносят полиуретано-
вые лаки типа Ур 293 или Ур 294. Использование
лаков дает еще одно важное преимущество: значи-
тельно (в 1,5—2,0 раза) снижается усадка бетона за
счет улучшения режима твердения. Обработанные ла-
ком мозаичные полы стойки к действию бензина, ма-
сел, слабых растворов солей [13, 17].
Заполнитель для мозаичных составов изготавли-
вают из полирующихся твердых пород (мрамора, гра-
ниты, бозальта). Примерное соотношение воды, це-
мента, песка, щебня для покрытий из бетона марки В
22,5 соответственно составляет: (0,5ч-0,6): (1,0): (1,4—
2,0): (2,4 ч-3,5).
Асфальтобетонные полы десятилетиями эксплу-
атируются в цехах и на открытых площадках при
действии слабых и средних механических нагрузок и
агрессивных сред в виде растворов кислот и щелочей
небольшой концентрации. Полы не пригодны при экс-
плуатации с температурой выше 60° С, а также дейст-
вии нефтепродуктов, растворителей, концентрирован-
ных кислот и щелочей (табл. 5.7).
Асфальтовые полы серого цвета, плохо очищают-
ся, что несколько ограничивает область их примене-
ния. Так как асфальтовые смеси при производстве
работ необходимо прикатывать механическими или
ручными катками наиболее эффективно их применять
Таблица 5.7
ПРИМЕРНЫЙ СОСТАВ АСФАЛЬТОВЫХ ПОКРЫТИЙ ПОЛОВ
Асфальтобетон	Состав смеси, мае. ч.			
	Битум	Минеральный порошок	Песок до 5 мм	Щебень или графий 5—15 мм
Жесткий:				
зернистый	0,35	1	1,3	2,3
песчаный	0,25	1	1,5 ,	—
Литой:				
зернистый	0,45	1	1,3	2,3
песчаный	0,33	1	1,5	—
в помещениях и на площадках, где минимальное ко-
личество фундаментов под оборудование, а также
лотков и каналов.
Асфальтовые полы иногда используют в комбина-
ции со штучными. При таком решении пол можно
легко ремонтировать, сохраняя непроницаемыми ни-
жележащие элементы, например при действии сильно
агрессивных сред (сочетание плавиковой, серной, со-
ляной и др. кислот и щелочей).
98
В зависимости от подбора состава заполнителей
асфальтобетон можно выполнить кислотостойким
(диабаз, андезит, кварц) и щелочестойким (порфирит,
доломит, известняк).
При назначении кислотостойкого и щелочестой-
кого асфальтобетона должен быть решен вопрос о
его изготовителях. Дело в том, что этот материал
доставляют на строительную площадку с асфальто-
вых заводов, для которых выпускать небольшую пар-
тию асфальта (отличающегося составом) экономичес-
ки невыгодно. Поэтому, если в проекте заложен не-
большой объем асфальтовых полов, то заведомо бу-
дут сложности с выполнением такого заказа.
Особенностью асфальтобетонных полов является
их значительная пластическая деформация под на-
грузкой. Поэтому опирать оборудование со значитель-
ной удельной нагрузкой на опорах не рекомендуется,
особенно при повышенных температурах или локаль-
ном нагреве пола.
Асфальтобетон является смесью, состоящей из
минеральных порошков, песка, щебня, связующим в
котором является битум или его модификации.
Различают жесткий и литый асфальтобетон; в
последнем большее содержание битума см. табл. 5.7.
В том случае, если асфальтобетон не содержит
щебня, он называнется песчаным, а при наличии щеб-
ня—зернистым.
В условиях промышленных зданий более удобны
для производства литые асфальтовые смеси, так как
жесткие смеси уплотняют механическими катками, в
то время как литый — ручными, весом 60—80 кг.
Более долговечны асфальтобетона с полимерны-
ми добавками, в качестве которых используется рези-
новая крошка, синтетические латексы, сера.
МОНОЛИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРОВ
Полы с покрытиями на основе полимеров являют-
ся наиболее перспективными для цехов с агрессив-
ными средами. Они обладают массой меньшей чем
штучные, индустриальны в изотовлении. Благодаря
подбору состава можно обеспечивать химическую
стойкость в кислых и щелочных средах. Ровная по-
верхность и многообразие цветовой гаммы делают
такие полы привлекательными для большинства от-
раслей промышленности.
В некоторых производствах только благодаря мо-
нолитным покрытиям можно обеспечить такие специ-
альные требования к строительным конструкциям,
как ртутонепроницаемость, беспыльность, безискро-
вость, стойкость к радиационному облучению и др.
Нельзя считать, что полимерные полы для всех
условий эксплуатации могут заменить традиционные.
Область их применения распространяется на кислоты
и щелочи слабой и средней концентрации (кроме
окисляющих). Не обладают многие из них стойкостью
к значительным механическим нагрузкам.
При устройстве полимерных покрытий предъявля-
ются более жесткие требования по прочности к бетон-
ной подготовке. [11, 12, 18]
В процессе отверждения и усадки полимерной
смеси в покрытии развиваются значительные внут-
ренние напряжения, порой превышающие прочность
материала при разрыве, что может привести к нару-
шению его сплошности.
Поэтому подбор состава с введением безусадоч-
ных наполнителей и смол, пластификация (для сниже-
ния модуля упругости), конструктивные мероприятия
являются важными условиями обеспечения долговеч-
ности и химической стойкости полимерных покрытий.
В зависимости от типа покрытия различают на-
ливные, высоконаполненные полы и полимербетон-
ные «каркасного типа».
В качестве связующих для полов применяют сос-
тавы на различных типах смол: эпоксидных, поли-
эфирных, полиуретановых и др.
Наибольшее применение для агрессивных сред в
отечественной практике нашли полы на основе эпо-
ксидных смол. Основой для таких полов служат эпо-
ксидные диановые смолы типа ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22, а
также ЭА, ЭИС-1, «эпоксил» и др.
В чистом виде смолы не применяются. Они ис-
пользуются, как правило, с различными добавками.
Такие смолы выпускаются заводами-изготовителями
и называются эпоксидными компаундами, например:
—	К-115 (смесь смолы ЭД-20 и полиэфира МГФ-
9);
—	ЭКР-22 (смола ЭД-20, пластификатор — окси-
терпеновая смола и разбавитель окисленный скипи-
дар);
—	К-153 (смола ЭД-20, жидкий тиокол, полиэфир
МГФ-9);
—	ЭКФ-1 (эпоксифурановое связующее, низко-
молекулярный каучук).
Используются также компаунды, включающие
эпоксидно-полиамидные, эпоксидно-каучуковые, эпо-
ксидно-фурановые, эпоксидно-карбомидные. Таб. 5.8.
Многочисленными лабораториями и институтами
предлагаются различные патентованные составы, от-
личающиеся пластификаторами, отвердителями, на-
полнителями, технологией нанесения, пигментами,
толщиной. Успех от применения того или иного покры-
тия зависит не только от состава, но и в значительной
степени от качества выполнения работ. Монолитные
полимерные материалы более требовательны к под-
готовке поверхности, точности дозировки и темпера-
туре окружающего воздуха, чем штучные материалы
на цементных растворах и бетонах.
Обширная цветовая гамма в монолитных полах
получается за счет введения минеральных пигментов:
двуокись титана, белила цинковые (белый цвет), охра
(желтый), крон свинцовый (желтый или оранжевый),
окись хрома (зеленый), алюминиевая пудра (серый).
Для покрытий используют как минеральные, так и
органические пигменты.
Наливные полы
Как правило, составы наносят на бетонную под-
готовку в несколько слоев: первый слой — пропиточ-
ный. Используются разбавленные составы без напол-
нителя. В основном слое (где соотношение связующе-
го и наполнителя 1 : (1,5ч-2,5) нет пигментов. В от-
делочный слой вводят пигменты. Он содержит боль-
шее количество связующего 1,0: (0,8 ч-1,0).
Смолы, применяемые в качестве пропиточного
слоя, разбавляют в повышенном объеме летучими
растворителями (до 50—80%), благодаря чему обес-
печивается более глубокая пропитка бетона.
Кроме пропиточных, может быть также нанесен
грунтопропиточный слой. Необходимость в грунтовке
возникает при использовании смол с кислыми отвер-
дителями.
Для уменьшения усадочных явлений толщина од-
ного нанесенного слоя должна быть 1,5—2,0 мм. В
местах сопряжения монолитных полов с вертикаль-
ными элементами устраиваются галтели и вводится
армирование стеклотканью.
7
99
Таблица 5.8
СОСТАВЫ МОНОЛИТНЫХ ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИХ ПОЛОВ
Составляющие	Наливные полы			Высоконаполненные полы		Каркасные полы	
	Эпоксидно- окситерпеновый ЭКР-22	Эпоксидно- полиэфирный К-115	Эпоксидно- фурановый ЭФК-11	Эпоксидно- окситерпеновый ЭКР-22	Эпоксидно- полиэфирный К-115	Каркас	Пропитка каркаса
1	2	3	4	5	6	7	8
Эпоксидная смола ЭД-20, ЭД-16	—	— '	100	—	—	100	100
ЭКР-22	100	—	—	100	—	—	—
К-115		100			100	—	—
Жидкий каучук	—	—	15	—	—	—	
Плестификатор	—	—	— .	—	—	15	10
Мономоер ФА			40—45				
Отвердитель	10—15	10—15	15	10	10	10—15	10
Наполнитель тонкомолотый*	50—150	50—150	150—230	150	150	—	—
Щебень	—	—	—			550—650	—
Песок	—	—	—	400—500	400—500	—	—
Растворитель	до 50 пропиточ- ный слой	до 50 пропиточ- ный слой	до 100 пропиточ- ный слой	до 50 пропиточ- ный слой	до 50 пропиточ- ный слой	—	20—25
Пигмент минеральный**	2—5	3—5	2—3	2—3	2—3	—	2—3
ПРИМЕЧАНИЕ: * минимальное содержание наполнителя дано для грунтовочных слоев
** пигмент вводится в лицевой слой
Физико-механические свойства некоторых покры-
тий даны в табл. 5.9
Таблица 5.9
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ ПОЛОВ
НА ОСНОВЕ ЭКР-22
Наименование показателей	Высоконаполненные составы	Наливные составы
Разрушающее напряжение, МПа		
при сжатии	Не менее 110	Не менее 80
при растяжении	Не менее 14	Не менее 16
при изгибе	Не менее 34	Не менее 40
Плотность, г/см3	2,0	1,44
Модуль упругости, МПа	1,6 хЮ4	5х103
Линейная усадка, %	0,14	Не более 0,3—0
Относительное удлинение при разрыве, %	0,28	Не менее 0,64
Из полиуритановых смол для полов используются
лаки УР-293, УР-294, эмаль УР-46.
Благодаря высокой подвижности мастики наносят
методом розлива и последующего выравнивания, что
обеспечивает значительное повышение производи-
тельности труда по сравнению с полами из штучных
материалов.
Незначительная толщина наливных полов не поз-
воляет их использовать при действии средних и значи-
тельных механических нагрузках, а также при интен-
сивном воздействии агрессивных жидкостей.
100
Высоконаполненные полы имеют большее, чем в
наливных содержание наполнителя. Соотношение
смола-наполнитель 1: (2,08,0). По составу высокона-
полненные ближе к полимеррастворам. Поэтому они
обладают довольно высокой прочностью (до 100
МПА), небольшой усадкой и способны выдерживать
слабые и средние механические нагрузки. Таб. 5.9.
Для высоконаполнительных полов используются
эпоксидные комнаунды типа ЭКР-22, К-115, эпоксид-
ные смолы марок «Оксилин», компаунды марки ЭП-
7100.
Толщина покрытия из полимеррастворов состав-
ляет от 3 до 10 мм. Увеличение наполнителей снижает
усадочные явления и повышает прочность. В качестве
наполнителей используется тонкомолотый кислото-
стойкий порошок (андезит, базальт, пылевидный
кварц) с размером частиц до 0,15 мм и кварцевый
песок с размером зерен не более 1,2—1,5 мм.
Требования к бетонной подготовке такие же, как
и для наливных полов.
Полимербетонные полы каркасного типа явля-
ются разновидностью монолитного бетона с полимер-
ным связующим. Технология выполнения полов осу-
ществляется в два этапа: первоначально формирует-
ся матрица в виде крупного заполнителя (10—30 мм),
обработанного смолой с отвердителем. Незначитель-
ное количество смолы (~5%) служит лишь для ее
образования. После укладки крупный заполнитель
выравнивается. Благодаря полимерной связке части-
цы заполнителя соединяются, образуя жесткий кар-
кас. Второй этап изготовления — заливка заполнителя
полимером (при необходимости с наполнителем). Она
осуществляется когда каркас уже сформирован и в
нем закончены все усадочные процессы.
Высокая прочность «каркасных» полов (до 40—
80 МПА) позволяет использовать их при средних и
значительных механических нагрузках.
Все перечисленные выше монолитные полимер-
ные полы можно наносить лишь на бетонную (или
цементно-песчаную) подготовку с прочностью не ни-
же В-22,5 и толщиной 40—50 мм.
Лучшей считается предварительно отшлифован-
ная бетонная подготовка с насечкой для улучшения
адгезии.
Наличие непроницаемого подслоя в монолитных
полах зависит от действующих агрессивных и особен-
но токсичных сред. При необходимости дополнитель-
но устраивается подготовка из раствора или бетона,
(рис. 5.8)
Кроме описанных выше монолитных полов могут
применяться полы из кислотоупорного и серного бето-
на, полихлорвинилового пластиката, и др.
ЭЛЕМЕНТЫ ПОЛОВ
Даже правильно выбранная конструкция пола,
включая прослойку и непроницаемый подслой, не мо-
жет обеспечить долговечность и непроницаемость.
Должны быть тщательно проработаны многочислен-
ные элементы пола: трапы, лотки, приямки, обрамле-
ния проемов, сопряжения с колоннами, стенами, фун-
даментами под оборудование. Некоторые проекти-
ровщики считают эти элементы «второстепенными» и
ограничиваются лишь выбором конструкции пола с
указанием состава и толщины. В то же время прора-
ботка элементов полов при проектировании, как пра-
вило, более трудоемка и не менее ответственна, чем
выбор покрытия, так как необходимо увязать архитек-
турные детали и узлы металлических и железобетон-
ных конструкций с сантехническими устройствами и
системой эвакуации агрессивных стоков, т. е. чертежи
марок АР, КЖ, КМ, ВиК и др.
Только совместные решения химически стойкого
покрытия пола и его конструктивных элементов обес-
печивает сохранность и долговечность нижележащих
строительных конструкций (в многоэтажных зданиях),
а также грунтов и подземных вод (в одноэтажных
зданиях).
В производствах с агрессивными средами часто
встречаются решения когда экономически не целесо-
образно выполнять значительные площадки полов из
дорогостоящих материалов при проливах в отдельных
сравнительно небольших зонах. Тогда эти зоны (во-
круг источника проливов) отделяют от основного по-
ла. Под оборудование выполняют самостоятельную
конструкцию с соответствующей защитой и эвакуаци-
ей проливов. Защита локальных элементов технологи-
ческого оборудования должна быть более надежной,
так как концентрации проливов бывают в таких мес-
тах весьма значительными. Конструкция пола выпол-
няет как бы роль поддона под оборудование. Полы в
поддоне могут быть из таких материалов, как лис-
товая сталь (концентрированные щелочи) или уголь-
ные блоки (плавиковая кислота), (рис. 5.13)
Каналы — конструктивные элементы, служащие
для эвакуации жидких сред. Они состоят из стен,
днища и перекрытия. В зависимости от размеров ка-
налы бывают проходные, непроходные и полупроход-
ные. При наличии агрессивных и токсичных сред
транспортировка жидкостей в каналах должна осу-
ществляться только по трубопроводам.
Размеры каналов зависят от из назначения, про-
тяженности, типов трубопроводов и характера агрес-
сивных сред. Защита каналов необходима даже при
Рис. 5.13
Примеры решения полов с различными вариантами эваку-
ации агрессивных стоков
1 — полы без антикоррозионной защиты, 2—химически
стойкие полы, 3—трап, 4 — фундаменты под оборудова-
ние, 5 — приямок, 6—канал, 7—лоток.
прокладке по ним агрессивных жидкостей в трубах,
ввиду их возможных повреждений и нарушений гер-
метичности в процессе эксплуатации.
Повреждения трубопроводов часто вызваны зна-
чительными осадками конструкций каналов. Послед-
ние в свою очередь происходят ввиду недостаточного
уплотнения грунтов оснований, утечек из каналов, а
также разницей в напряжениях под днищем канала и
под подошвой фундаментов здания. В условиях дейст-
вующих предприятий внутрицеховые каналы в полах
на грунте практически не контролируются, поэтому
101
они являются потенциальными источниками загрязне-
ния. Желательно не выполнять каналы для транспор-
тировки агрессивных и токсичных жидкостей без труб
(используя их под «налив»).
Для обеспечения ремонтопригодности трубопро-
водов лучшее решение — проходные каналы. В полу-
проходных или непроходных каналах плиты перекры-
тий должны быть съемными и по длине каналов ус-
троены смотровые колодцы. Каналы можно вообще
не перекрывать (если это возможно по условиям экс-
плуатации), а устраивать съемные решетки, (рис. 5.14)
Для каналов, в которых прокладываются трубо-
проводы основными деталями, требующими прора-
ботки защиты, являются: места сопряжения труб с
трапами; переход трубопроводов через стенки кана-
лов; перепады каналов по высоте; устройство укло-
нов, деформационные швы.
Довольно часто каналы выполняются из сборных
железобетонных элементов. Поэтому обязательным
условием является устройство под днищем сплошной
бетонной подготовки, уменьшающей деформации.
При высоком уровне грунтовых вод каналы и лотки
могут эксплуатироваться в условиях одностороннего
напора жидкости и к ним предъявляются те же требо-
вания, что и при защите наливных сооружений.
ЛОТКИ
В отличии от каналов с трубопроводами значи-
тельную часть времени находятся в эксплуатации под
поливом, поэтому их защита должна быть более на-
дежна, чем защита полов.
От каналов лотки отличаются небольшими сече-
ниями, отсутствием покрытия (хотя они и могут пере-
крываться решетками). Нередко лотки выполняются
одновременно с бетонной подготовкой пола для обес-
печения их жесткого соединения.
Минимальные требования по величине уклона
лотков — (1н-2%), поэтому при значительной протя-
женности их глубина может достигать 1,5—2,0м. Если
лотки имеют незначительную ширину—300—500 мм,
выполнить их защиту штучными материалами стано-
вится невозможно. Поэтому при проектировании
должны быть учтены минимальные размеры, обес-
Рис. 5.14
Устройство лотков и каналов в химически стойких полах.
а) Лоток с защитой из кислотоупорной керамической плит-
ки
6) Тоже из кислотоупорного кирпича
в) Лоток, выполненный из сборного химически стойкого бетона
г) Канал с технологическими трубопроводами
1—химически стойкий подслой, 2—кислотоупорная керамическая плитка, 3 — деревянная решетка, 4 — конструкция
лотка, 5 — покрытие пола, 6 — подготовка под полы, 7 — кислотоупорный кирпич, 8— фасонная керамическая плитка,
9—стальная решетка 10 — элемент опирания решетки. 11—решетка бетонная, 12—вертикальный элемент, 13—элемент
днища лотка, 14—лако-красочное защитное покрытие, 15—трубопроводы, 16 — защитное покрытие днища, 17—сборный
канал, 18—бетонная подготовка, 19 — опоры трубопроводов.
102
печивающие производство химзащитных работ, (табл.
5.10)
Для обеспечения непроницаемости подслоенных
материалов в полах и примыкающих к ним лотках, он
должен быть непрерывным и не менее, чем в 2 слоя.
Приямки (зумфы) — углубления в полах, служа-
щие для сбора жидких сред. Минимальный размер
приямки в чистоте 500x500x500. В приямок обычно
устанавливают насос для откачки жидких сред. Могут
быть и «сухие» приямки, в которых размещаются тру-
бопроводы или задвижки.
Таблица 5.10
МИНИМАЛЬНЫЕ РАЗМЕРЫ КАНАЛОВ,
ПРИЯМКОВ, лотков
Наименование элемента	Глубина, мм	Ширина или размеры в плане, мм
Лотки	до 1000	500
Каналы	>1000	800
Приямки	до 1000	500 х 800
	>1000	800 х 800
Так как приямок работает под «налив», его кон-
струкция должна быть герметичной и не деформиро-
ваться при осадках сооружений.
Каналы, лотки, приямки желательно не распола-
гать ближе чем на 1—1,5 м к основным конструкциям
(стенам, колоннам, перегородкам).
Трапы, воронки—конструктивные элементы по-
лов, служащие для приема стоков с пола и их удале-
ния. Устраиваются они на перекрытиях зданий или в
полах на грунте (в плитах перекрытий каналов). Коли-
чество трапов и их расположение определяется спе-
циалистами по водопроводу и канализации в зависи-
мости от залповых проливов. Оптимальным является
устройство одного трапа между четырьмя колоннами
(6x6; 12x12) так как при таком решении наиболее
четко решается конвертовка и уклоны. Диаметры тра-
пов— 50, 100, 150 м. Они могут быть квадратные,
круглые или прямоугольные. Материал трапов и воро-
нок должен иметь высокую химическую стойкость,
прочность (особенно при наличии транспорта).
Детали сопряжения трапов с полами являются
наиболее ответственными, так как именно в этих мес-
тах начинаются протечки и коррозионные поврежде-
ния перекрытий, (рис. 5.15)
Установка трапов должна осуществляться до вы-
полнения химически стойкого покрытия пола, так как
в противном случае невозможно обеспечить гермети-
зацию в местах их соединения с гидроизоляцией. В
цехах с агрессивными средами применяются трапы из
химически стойких нержавеющих сталей, винипласта,
полиэтилена.
Промышленность выпускает в значительном ко-
личестве чугунные трапы, обладающие химической
стойкостью в растворах солей, кислот, и щелочей
небольших концентраций. Эти трапы имеют сущест-
венный недостаток — малую зону опирания и в связи с
этим отсутствие надежной герметизации с подслоем.
Трапы, приведенные в табл. 5.11 лишены этих
недостатков. Установленный трап (если он металли-
ческий) фиксируется на перекрытии путем приварки к
закладным деталям. Отверстия под трапы следует
предварительно высверливать (если нельзя заранее
Рис. 5.15
Устройство трапа в перекрытии (типовая серия 1.400-19)
1—покрытие пола, 2—решетка трапа, 3—разделка хими-
чески стойкой эластичной мастикой, 4 — прослойка, 5 — не-
проницаемый подслой. 6 — дополнительная изоляция по
типу изоляции пола 6—трап из нержавеющей стали 7 —
закладная деталь в перекрытии 8—ж. 6. перекрытие
выполнить их на заводах-изготовителях сборного же-
лезобетона) так как при этом обеспечивается наи-
более точная установка.
Имеются решения со съемными трапами, которые
устанавливаются в полах с ограниченным сроком
службы, а также в условиях особо агрессивных сред,
где периодичность ремонтов пола может составлять
3—5 лет.
Сопряжения пола с вертикальными
конструктивными элементами.
Обязательным элементом любого химически
стойкого пола являются плинтусы, обеспечивающие
непроницаемость и химическую стойкость тех стро-
ительных элементов, которые проходят через полы
или примыкают к нему: стены, колонны, перегородки,
фундаменты под оборудование и т. д. Важное требо-
вание к этим элементам — обеспечение сплошности
непроницаемого подслоя. Защита плинтусов выполня-
ется в основном по типу полов, т.е. покрытие и про-
слойка вместе с непроницаемым подслоем выводится
на вертикальные элементы. Высота плинтусов опре-
деляется характером проливов, высотой конструктив-
ного элемента, размерами штучных материалов (плит-
ки или кирпича). Условно принято, что при «мокрой»
уборке высота плинтуса не менее 300 мм, а «сухой»—
150 мм. Размеры эти могут отличаться, например,
если используется плитка различных типоразмеров.
Так квадратные плитки могут быть 100 х 100, 150 х 150,
175x175, 200x200 мм; еще большая номенклатура
прямоугольных плиток. С целью уменьшения трудо-
емких операций плитки не подкалывают, а укладыва-
ют целиком. Важно, чтобы непроницаемый подслой
был заведен на вертикальные поверхности не менее,
чем на 200—250 мм.
На практике имеют место случаи, когда нельзя
исключить попадание жидких агрессивных сред на
вертикальные поверхности. В этом случае плинтус
переходит в защитную панель, конструкция которой
включает те же элементы, что и сам плинтус, (рис.
5.16)
Так как конструкция защитной панели также вы-
полняется с непроницаемым подслоем, то должна
проверяться ее статическая устойчивость.
В монолитных полах плинтусы высотой более
103
Таблица 5.11
ТИПЫ ТРАПОВ, РЕКОМЕНДУЕМЫЕ В АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ
Материал трапа	Допустимые агрессивные среды	Механические воздействия на полы	Место изготовления	ТУ на изделия рабочая документация
Стали и сплавы коррозионностой- кие по ГОСТ 5632-72	Растворы азотной, серной, фос- форной кислоты, их соли щело- чи, токсичные продукты	Значительные	В условиях строительства	Типовой проект 1.400—19.0
Сталь углеродистая (ГОСТ 280-71) Концентрированная серная кис- с защитой свинцовыми листами лота (до 70%) марки С2 (ГОСТ 9559-75)		Значительные		 » 			 » 	
Винипласт листовой марки ВН и ВНЭ (ГОСТ 9639-71)	Кислоты и щелочи средних кон- центраций токсичные продукты Т до 50° С	Слабые		 » 			 » 	
Полиэтилен низкого давления ГОСТ 16338-85	Кислоты и щелочи слабых и средних концентраций Т до 60° С	Средние	Заводы- изготовители	ТУ 21-26-140-76
Сопряжение пола с вертикальными элементами
а)	полы из штучных материалов на грунте
б)	полы из штучных материалов на перекрытии
в)	монолитные полы
1 — плитка керамическая, 2 — плитка угловая 3 — химичес-
ки стойкий подслой, 4 — стена, 5 — монолитное покрытие
пола, 6 — бетон, 7 — выкружка .из бетона, 8—разделка
швов, 9 — ограждения, 10 — плита перекрытия
104
150 мм удобнее выполнять с применением штуч-
ных химически стойких материалов. Металлические
колонны, стойки, опоры перед устройством плинтуса
должны быть предварительно обетонированы.
Деформационные швы.
Наряду с трапами, деформационные швы являют-
ся теми местами, в которых начинаются коррозион-
ные повреждения строительных элементов при филь-
трации агрессивных растворов. Швы в химически
стойких полах совмещаются с деформационными
швами в здании (температурными, осадочными). Если
полы устраиваются на открытых площадках, то швы
устраиваются в зависимости от материала подготовки:
в бетонной 6—10 м, при конструктивном армировании
до 20 м, в железобетонных сборных элементах — до
30 м.
В химически стойких полах (в зависимости от типа
покрытий) они могут быть и чаще.
Особенность работы деформационного шва в
том, что он должен обладать подвижностью, непрони-
цаемостью и химической стойкостью. Поэтому жест-
кие материалы типа силикатной замазки или арзами-
та не применимы. Размеры деформационных швов в
полах составляют 20—30 мм, так же как и в основных
строительных конструкциях (например перекрытиях).
Так как в месте шва сложно обеспечить такую же
герметизацию и химическую стойкость как и в покры-
тиях полов, следует учитывать, что защита в местах
деформационных швов менее надежна. Поэтому швы
устраиваются в наиболее высоких участках полов, в
зонах водораздела (рис. 5.17)
Швы должны быть герметичны при деформациях
пола. Из подслоенных материалов наиболее эластич-
ным является полиизобутилен. Его следует применять
для герметизации швов не менее чем в два слоя. В
полах из плиток или монолитных при наличии значи-
тельных механических нагрузок швы усиливают. Для
этого вдоль шва с двух сторон закладываются метал-
лические уголки из нержавеющей стали. Сам шов
заполняется эластичными материалами: битумной
мастикой или герметиками. Применяется также запе-
канка шнуровым асбестом, пропитанным битумом.
Пеньковые материалы не пригодны ввиду недостаточ-
ной химической стойкости.
Важной деталью шва являются компенсаторы,
без которых нельзя обеспечить надежной герметиза-
ции. Их выполняют из тонколистовой оцинкованной
или (в сильно агрессивных средах) из нержавеющей
стали. Можно также использовать гуммированные и
свинцовые компенсаторы. Компенсатор устанавлива-
ется на бетонное или железобетонное основание и
при необходимости крепится к нему путем приварки
или же пристреливается.
Фундаменты под оборудование
В большинстве химически стойких полов промыш-
ленных зданий имеются фундаменты под оборудова-
ние, требующие защиты от коррозии. Часто они под-
вергаются более интенсивным воздействиям, чем по-
крытия полов (например фундаменты под насосы).
Площадь занимаемая фундаментами может состав-
лять 30, 50 и даже 70% от площади пола, а количество
фундаментов исчисляется десятками на 100 м2.
Деформации оснований (в местах сопряжения по-
ла с фундаментами) и нарушение непроницаемости
подслоя являются источником проникания агрессив-
Рис. 5.17
Деформационные швы в химически стойких полах
1 — покрытие, 2 — эластичная химически стойкая мастика,
3 — подслой, 4 — компенсатор из нержавеющей стали, 5 —
компенсатор из оцинкованной стали, 6 — зачеканка асбес-
том пропитанным битумом, 7 — профилированная резина
ных сред в грунты и подземные воды. Поэтому в
агрессивных средах следует проектировать полы и
фундаменты под оборудование таким образом, чтобы
105
последние не нарушали непроницаемость подслоя по-
ла. Выполнить это можно при устройстве усиленной
бетонной подготовки, способной выдержать нагрузки
от фундаментов (которые в этом случае устанавлива-
ются непосредственно на покрытие пола). Сами фун-
даменты под оборудование при этом должны выпол-
няться из химически стойких конструкционных мате-
риалов, не требующих дополнительной защиты (поли-
мербетона, полимерсиликатбетона, кислотоупорного
кирпича). Если выполнить фундаменты из химически
стойких материалов не представляется возможным,
то могут быть и другие решения, например устройство
бетонного плинтуса и шва между полом и фундамен-
том. Шов заполняется эластичными материалами. При
малых воздействиях и отсутствии значительных де-
формаций могут быть решения когда шов отсутствует,
а под фундамент устраивается усиленная бетонная
подготовка.
Многочисленные фундаменты под технологичес-
кое оборудование с агрессивными средами являются
сложными и дорогостоящими элементами зданий.
Трудоемкость работ по защите их от коррозии порой
сопоставима с защитой больших помещений. Широко
практикуемая система крепления оборудования пу-
тем их анкеровки болтами нарушает герметичность
непроницаемого подслоя. Наличие жестких фунда-
ментов, запроектированных для конкретных техноло-
гических процессов (трубопроводов, оборудования)
при изменении этих процессов (неизбежно возникаю-
щих порой уже через несколько лет после начала
эксплуатации) приводит к огромным капитальным за-
тратам. При разборке бетонных фундаментов неиз-
бежно разрушаются примыкающие к ним химически
стойкие полы. Поэтому ведущими западными фирма-
ми, занимающимися проектированием и строительст-
вом промышленных предприятий, максимально ис-
ключается устройство фундаментов и даже анкеров-
ка оборудования. Считается, что за годы эксплуата-
ции здания технологический процесс может меняться
несколько раз в результате/более быстрого мораль-
ного старения. Отсутствие фундаментов под оборудо-
вание позволят без повреждения полов и других стро-
ительных конструкций, изменить технологию.
Оборудование, при этом (если нет динамических
нагрузок) устанавливается непосредственно на по-
крытие полов без какой-либо анкеровки. С этой це-
лью в зависимости от массы устраиваются уширенные
металлические опоры, рамы или другие конструкции,
(рис. 5.18)
Уклоны полов — важный элемент, обеспечиваю-
щий удаление проливов в лотки, каналы, приямки или
трапы. Чем больше уклоны, тем быстрее происходит
удаление жидких агрессивных сред и соответственно
тем менее продолжительным по времени их действие.
Однако, при значительных уклонах (более 3—5%)
возникают сложности связанные с эксплуатацией: по
таким полам трудно передвигаться, так как при гидро-
смыве они становятся «скользкими». Большие уклоны
ведут к глубоким лоткам и каналам, при этом увели-
чивается строительная высота перекрытий, что в свою
очередь вызывает удорожание.
Оптимальная величина уклонов в полах принима-
ется:
для штучных материалов (плитка, кир-
пич)	— 1-2%
монолитных полимерных	— 1,0—1,5%
Для эвакуации агрессивных пролийов через тра-
пы, лотки, каналы осуществляется «конвертовка по-
ла». (рис. 5.13).
5.3. ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ
Из ограждающих конструкций в наиболее слож-
ных условиях находятся стены и покрытия промыш-
ленных зданий. Коррозионные процессы в них проте-
кают совместно с тепло-, влаго- и воздухопереносом.
Снижение долговечности и разрушения ограждений
может иметь место и при отсутствии агрессивных
воздействий газов и паров только под влиянием кли-
матических факторов (климатической активности).
Это порой недооценивается как проектировщиками,
так и службами эксплуатации.
Между тем, ошибки в выборе материалов наруж-
ных ограждений, изменения влажностного режима
помещений в процессе эксплуатации способны порой
всего за 2-3 года вызвать интенсивное разрушение
ограждающих элементов и привести к огромным за-
тратам на их капитальные ремонты.
Агрессивные среды, действующие внутри поме-
щений, рассматриваются часто только с точки зрения
их химического воздействия на материал строитель-
ных конструкций и редко учитываются при теплотех-
нических расчетах и проектировании стен и покрытий.
Лишь в последние годы вопросы строительной
физики и коррозии стали предметом более серьезно-
го рассмотрения. [36]
Действующие нормы [35] рассматривают четыре
основных параметра, определяющих нормальный
температурно-влажностный режим стен и покрытий в
производственных зданиях с точки зрения обеспече-
ния комфортных санитарно гигиенических условий:
сопротивление теплопередаче; теплоустойчивость;
сопротивление воздухопроницанию; сопротивление
паропроницанию.
Рассмотрим эти же параметры для агрессивных
сред, высокой влажности воздуха, действия атмо-
сферной влаги при многократных циклах замерзания
и оттаивания, т.е. факторов в значительной степени
определяющих срок службы наружных ограждающих
конструкций.
Сопротивление теплопередаче
Расчет выполняется для холодного периода года
применительно к установившемуся стационарному ре-
жиму, т.е. при устойчивой внутренней и наружной
температуре.
Толщина стены выбирается с таким расчетом,
чтобы обеспечить тепловую защиту при минимуме
эксплуатации затрат. Стена должна обладать опреде-
ленным термическим сопротивлением тепловому по-
току, R, направленному со стороны помещения в на-
ружнюю атмосферу.
Термическое сопротивление однородной кон-
струкции (или одного слоя) определяется как:
где <5 — толщина в м,
Я— коэффициент теплопроводности ВТ/м20С, ха-
рактеризует способность строительного материала
распространять тепло. (Кроме теплопроводности теп-
ло может распространяться конвекцией и излучени-
ем).
Коэффициент теплопроводности зависит от объ-
емной массы и влажного состояния материала. Чем
выше влажность тем больше Я, так как вода вытесня-
ет из пор воздух, а теплопроводность последнего
значительно ниже чем воды.
Как уже отмечалось выше (см. главу 1), в капил-
106
Рис. 5.18
Примеры опирания оборудования на фундаменты и без фундаментов
I — традиционное решение II — Опирание оборудования без фундаментов на покрытие пола без анкеров. Ill — Исполь-
зование химически стойких материалов для опор.
1—оборудование, 2 — опоры, 3 — фундамент из бетона или железобетона, 4 — химически стойкое покрытие, 5—анкер-
ные болты, 6— кислотоупорный кирпич, 7 — химически стойкий бетон.
107
лярных пористых телах равновесная влажность
материала зависит от влажности окружающего воз-
духа. Согласно [35] территория страны разделена на
три влажностные зоны: сухая, нормальная и влажная.
Для каждой их этих зон характерны свои особен-
ности увлажнения и высушивания и соответственно
влагосодержание материала (потенциал влажности).
Кроме атмосферной, на нарушение ограждения
может влиять влажность внутри помещений. Поэтому
теплотехнические показатели материала стен прово-
дятся для двух состояний: сухого материала и в экс-
плуатационных условиях, т.е. с учетом зоны влажнос-
ти и характера температурно-влажностного режима
внутри помещений. Эти условия обозначаются как А и
Б:
Влажностный режим	Условия эксплуатации А и Б в зонах влажности		
помещений	сухой	нормальный	влажный
Сухой	А	А	Б
Нормальный	А	Б	Б
Влажный или мокрый	Б	Б	Б
Весовая влажность материалов в условиях А и Б
значительно отличается, что видно из табл. 5.12
Таблица 5.12
ВЕСОВАЯ ВЛАЖНОСТЬ НЕКОТОРЫХ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Материал	Весовая влажность w % в зависимости от условий эксплуатации	
	А	Б
Бетон на тяжелом заполни-		
теле	2	3
Керамзитобетон	4—5	8—10
Перлитобетон	10	15
Пенобетон	10	15
Цементно-песчаный раствор	2	4
Кирпичная кладка из сплош- ного глиняного кирпича на цементно-песчаном раство- ре	1	2
Асбестоцемент	2	3
Требуемое сопротивление теплопередаче Щр оп-
ределяется температурным градиентом tB—tH, где
tB— расчетная температура внутреннего воздуха, а
tH — расчетная зимняя температура, а также AtH нор-
мативным температурным перепадам между темпе-
ратурой воздуха внутри здания и температурой внут-
ренней поверхности стены или покрытия,
At  ав
ав — коэффициент теплоотдачи внутренней поверх-
ности ограждающих конструкций стен и потолков —
ккал
м2°С
Температурный перепад AtH нормируется в зави-
симости от влажностного режима внутри призводст-
венных помещений. Нормативный температурный пе-
репад составляет:
Влажностный режим	Нормативный температурный перепад для	
	наружных стен	покрытий
Сухой	10	8
Нормальный	8	7
Влажный и мокрый	tB—tp	0,8 (tB— tp)
Влажный и мокрый при на- личии агрессивной среды	tB tpp	tB—tp
Где tp — температура точки росы,
tPP — тоже, но с учетом агрессивной среды.
Как мы видим, температурный перепад должен
исключить образование конденсата на внутренней по-
верхности стен и потолков. Причем для потолков тем-
пературный перепад допускается уменьшать на 20%.
Не влияет это на санитарно-гигиенические условия,
так как высота до покрытий редко бывает менее
3—5 м. Таким образом действующими нормативами
учитывается агрессивная среда только для стен и то
при влажном и мокром режиме помещений.
Рассмотрим влияние состава и характера газовоз-
душной среды на теплотехнический расчет ограждаю-
щих конструкций.
Газовыделения внутри зданий незначительно от-
ражаются на гигроскопичности основных строитель-
ных материалов.
Иначе ведут себя ограждения в условиях твердых
агрессивных сред, которые могут быть как внутри так
и снаружи помещений.
По мере их накопления в порах ограждающих
конструкций возможно образовывание насыщенных
растворов. Давление паров над такими растворами
меньше, чем над обычной водной поверхностью. Поэ-
тому влажностный режим помещений с такими агрес-
сивными средами будет отличаться.
Относительная влажность воздуха с учетом аг-
рессивной среды <р„ определяется по формуле [36]
фп = (	)  Ю0 = ^-100,
\Jbn7	<Рр
где фв— относительная влажность воздуха в помеще-
нии, %;
ФР — относительная влажность воздуха над насы-
щенными водными растворами солей
ев—упругость водяного пара внутреннего воздуха
Па, рассчитываемая по формуле:
ев = 0,01 фвЕв
Ев— максимальная упругость водяного пара при
расчетной температуре воздуха;
Ер—максимальная упругость водяного пара над
насыщенным раствором солей при расчет-
ной температуре внутреннего воздуха опре-
деляется по таб. 1.7
В качестве примера рассмотрим производствен-
ное помещение, расположенное в Московской облас-
ти, где температура самых холодных суток tH =—ЗГС.
Относительная влажность воздуха в помещении
фв = 60%, а температура tB = 15°C. Агрессивной средой
является аэрозоль хлористого натрия NaCl.
Без учета агрессивной среды такой режим счита-
ется нормальным. Упругость пара внутреннего воз-
духа при tB = 15° С
ев = 0,01 х 60 х 1705=1023 Па
Упругость водяного пара над насыщенным рас-
108
твором NaCl при tB=15°C Ер = 1279 Па.
Относительная влажность внутреннего воздуха с
учетом наличия в атмосфере твердых агрессивных
сред в виде NaCl
фп= log. Ю0 = 80%
I d I уЭ
т. е. влажностный режим следует считать мокрым.
Это существенно меняет как теплотехнические пара-
метры, так и разработку схемы антикоррозионной
защиты.
Меняется и температура точки росы. Если для
фв = 60% и tB= 15° С температура точки росы tp = 7,3° С,
то с учетом аэрозоля NaCl tpp = 10,6°C.
Без учета агрессивности среды, для помещений с
нормальной влажностью нормативный температур-
ный перепад AtH = 8°C, тогда
R?=п "‘и-1==°'66	
ZaL ‘ (Хв	О X О, I	DT
1 о -7 Вт
где п=1 ав = 8,7-7т~
м и
Определим требуемую толщину стены из керамзито-
бетона <5к.б у = 1200 кг/м3 с внутренним фактурным
слоем из цементно-песчаного раствора <5 = 30мм
(у = 1800 кг/м3 коэффициент теплопроводности Я = 0,93
Вт/м °C).
1	<5ц,р. <5к.б.	1
RTop = —+ — +	+_;
ОСв Лк.р. Лк.б. ОСн
где ав = 8,7 Вт/м2 °C, коэффициент теплоотдачи для
зимних условий наружной поверхности ограждающих
конструкций принимаем равным 23 Вт/м2 °C [35], Як.б.=
коэффициент теплопроводности керамзитобетона
= 0,52 Вт/м °C, тогда получаем требуемую толщину
керамзитобетона <5к.б. = 0,24 м, а общая толщина стены
с фактурным слоем <5 = 0,27 м.
Рассмотрим теперь какая толщина стены должна
быть с учетом агрессивной среды.
Нормативный температурный перепад между
температурой внутреннего воздуха и температурой
внутренней поверхности стены должен быть не менее
tB — tH, где tpp= 10,6° С, т.е. AtH = 15—10,6 = 4,4° С, тогда
рто.. 15 + 31 _ м2°С
4,4 х 8,7	’ ВТ '
При таком значении термического сопротивления
имеем: <5к.б. = 0,53, а толщина стены соответственно
0,56 см.
Размеры стеновых панелей промышленных зда-
ний унифицированы для различных климатических
районов страны. Панельные стены имеют толщины от
200 до 350 мм, т.е. если использовать существующие
панели, то на их внутренней поверхности будет об-
разовываться конденсат.
В этом случае может быть несколько решений:
применить кирпич, использовать вместо панелей бло-
ки, имеющие толщины до 500 мм или обычную панель,
защитить с внутренней стороны антикоррозионным
покрытием, которое должно обеспечить изоляцию
стены от аэрозолей на весь период эксплуатации
зданий. Окончательный выбор определяется технико-
экономическими расчетами и возможностями произ-
водственных организаций.
Конструкции наружных стен, особенно выполнен-
ных из панелей, не бывают однородными. В них име-
ются отдельные участки с меньшим термическим со-
противлением: швы между панелями, закладные и
соединительные детали. Например, если стыки в па-
нельных стенах вместо упругих прокладок и разделки
герметиком укладываются цементно-песчаным рас-
твором, то термическое сопротивление стыка будет
значительно отличаться. В таких местах зимой тем-
пература будет ниже, чем на основной плоскости
стены и соответственно выше влажность материала
стены. Поэтому проверка Щр должна выполняться не
только для стены, но и мест температурных включе-
ний стыков, а также углов зданий.
В углах зданий температурное поле становится
более сложным, так как происходит уменьшение пло-
щади тепловосприятия со стороны помещения и уве-
личение площади теплоотдачи. Кроме того, в углах
зданий уменьшается интенсивность конвективных то-
ков воздуха и лучистого теплообмена, поэтому если
не предусмотрена специальная система обогрева,
температура внутренней поверхности угла стены на
несколько градусов ниже чем температура на глади
стены, (рис. 5.19)
Конструкции покрытий в промышленных зданиях
должны являться предметом особого внимания со
стороны инженеров и архитекторов. Между тем если
сопротивление теплопередачи наружных стен рас-
сматривается с учетом санитарно-гигиенических тре-
бований, то действующие нормы значительно более
либеральны в части температурных перепадов в кон-
струкции покрытий. Поэтому в зданиях с сухим и
нормальным режимом нормативный температурный
перепад AtH0C для покрытий допускается на 15—20%
меньше, чем в стенах. Кроме того при расчете At °C
для покрытий не учитывается наличие в помещениях
агрессивной среды.
Между тем именно покрытия являются теми кон-
струкциями, которые в наибольшей степени (наряду
со стенами) подвергаются контакту с агрессивной га-
зовоздушной средой в условиях перепада температур.
Опыт обследования промышленных объектов по-
казывает, что одним из наиболее распространенных
коррозионных повреждений является коррозия арма-
туры в плитах покрытий, повреждение кровельной
изоляции и снижение долговечности плит покрытий в
результате их размораживания. Одной из причин этих
явлений является недооценка условий эксплуатации и
соответствующих теплотехнических параметров.
В качестве примера рассмотрим условия работы
кровли.
Конструкция: сборные железобетонные ребрис-
тые плиты покрытий размером 6,0 х 3,0. Толщина пол-
ки плиты — 30 мм. Утеплитель—пенобетон у = 600
кг/м3; Яут = 0,22 Вт/м 0 С (для группы Б). Кровля — четы-
ре слоя рубероида на битумной мастике <5=12 мм.
(Температурные условия как и для стен).
Определяем толщину утеплителя без учета агрес-
сивной среды:
1(15 + 31),	м^С
7x8,7 ~ ’ ° Вт
R? 1
Хв Хбет ^ут "кр.
n7J-_ 1	0,03 0,012 <5^	1
°’/5-3,7 + 2,04 + "П^"+0,22 + 23 ’
где Ябет = 2,04 Вт/м 0 С,
Якр = 0,27 Вт/м °C
(как для битумных материалов)
Толщина утеплителя <5^ = 0,12 м.
Если рассматривать относительную влажность с
учетом агрессивной среды фп = 80%, т. е. режим уже
будет относиться к влажным. Тогда температурный
перепад AtH = 0,8 (tB—tH) = 0,8 (15 — 7,3) = 6,16.
109
0,03.
0i2
f»,V
у-29
ц~ок
-29~±2ffrM, V
0,3
0Л
0,h
= -28,5 V
при ts-tH=46,5°C
0,031 0,21 о/Г\~~о/Г\ 4$ j o,$ i 4?d ~
Зона Возможной
конденсации
7
5
при tg-t^SV
tg = 18 V
Тугл = ^°С
11
13
15
T8,°C
8,9 -I
V/w—I
5 7 9 11 13 15TSl°C
Рис. 5.19 (a, 6)
Распределение температуры на внутренней и наружной поверхности стен (а) и в зоне оконных переплетов (6) [42]
1 — керамзитобетон (у = 900 кг/м3)
2—цементно-песчаный раствор
3 — тяжелый бетон,
4—деревянные переплеты.
tH, tB—температура соответственно наружного и внутрен-
него воздуха °C т—температура на поверхности огражде-
ния ° С.







При учете точки росы с аэрозолем NaCl:
AtH = tB — tpp = 15 — 17,6 = 4,4° С.
Определяем толщины утеплителей для двух вари-
антов:
1. Для помещений с влажным режимом.
2. Для помещений с влажным режимом и наличи-
ем агрессивной среды.
D	татр	15 + 31	посм20С
В первом случае Rtop = —— = о,85 -^г-
<5ут = 0,14 см.
о	dtp 15 + 31	. _ м2 ° С
Во втором случае Rop = 4 4 х 8 7= 1,2 -gy-
<5^ = 0,22 м.
Таким образом, если учитывать действие агрес-
сивной среды, для обеспечения требуемого сопротив-
ления теплопередачи, Ro должно быть почти в два
раза больше нормативного, определенного для обыч-
ных температурно влажностных параметров.
Увеличивать в два раза толщину утеплителя эко-
номически не целесообразно, поэтому ее можно при-
нять не менее 12 см, но с выполнением по плитам
рулонной пароизоляции, исключающей влияние аэро-
золя на утеплитель и при выполнении вторичной за-
щиты плит от коррозии.
Теплоустойчивость.
Расчет требуемого термического сопротивления
ограждающих конструкций проводится исходя из ус-
ловий стационарной теплопередачи, т.е. при устано-
вившемся потоке тепла и постоянной разности внут-
ренней и внешней температуры воздуха.
В реальных условиях температура атмосферного
воздуха претерпевает колебания в течение года, ме-
сяца и суток. Принимается, что они носят гармонич-
ный характер, (рис. 5.20)
Происходящие изменения температуры (и влаж-
ности) влияют на температуру и влажность конструк-
ций, расположенных не только в атмосфере, но и на
наружные ограждения, распространяясь по их тол-
щине с постоянным затуханием.
Метод расчета теплоустойчивости основан на из-
менении температуры наружного воздуха при посто-
янной температуре в помещении.
Так как колебания носят гармонический харак-
тер, температура изменяется относительно своего
среднего значения tH0 с периодом Т. Величина тем-
пературы наружного воздуха в момент времени z
рассчитывается по формуле [37]:
.	,	, л 2п
tH tH о + AtH  cos -р  z,
где AtH — максимальное отклонение температуры от
ее среднего значения.
По мере удаления от наружной поверхности сте-
ны, амплитуда колебаний постепенно уменьшается и
становится такой же, как и колебания температуры
воздуха в помещениях.
Выше отмечалось, что для капиллярно-пористых
тел в условиях размораживания и оттаивания важно
знать период времени, в течение которого происходит
переход температуры через 0°С и значение отрица-
тельной температуры материала стены.
Поэтому при конструировании ограждений важно
110
Рис. 5.20
' Характер температурных колебаний в ограждении в зави-
симости от колебаний наружной температуры
AtH — амплитуда колебаний температуры наружного возду-
ха;
tH — температура наружного воздуха;
tH0 — среднее значение температуры наружного воздуха;
тво — средняя температура воздуха в помещении;
тв—температура воздуха в помещении;
Т — период правильных гармонических колебаний темпе-
ратуры наружного воздуха;
z — время.
определять тот слой, который в наибольшей сте-
пени подвергается температурным колебаниям и со-
ответственно в максимальной степени должен обла-
дать требуемой морозостойкостью.
Мерой характеризующей интенсивность затуха-
ния колебаний температуры внутри однородной ог-
раждающей конструкции является величина тепловой
инерции — D = RS. Для многослойной конструкции
D = RiSi+ R2S2+...+ RnSn, где
Ri...Rn—термическое сопротивление отдельных
слоев,
Si...Sn—расчетные коэффициенты теплоусвоения
материала отдельных слоев ограждаю-
щих конструкций Вт/м2ОС принимаются
согласно [35].
Особенностью распространения температурных
колебаний является их резкое затухание по мере
перемещения в толщу стены.
Слой, непосредственно прилегающий к наружной
поверхности, называется «слоем резких колебаний
температуры». Внутри этого слоя амплитуда колеба-
ний затухает примерно вдвое и на другой его поверх-
ности составляет только половину по сравнению с
амплитудой колебаний на поверхности.
Характеристика тепловой передачи для слоя рез-
ких колебаний равна единице. Чем больше инерцион-
ность стены, тем меньшее влияние на нее оказывают
колебания температуры атмосферного воздуха.
Для однородной конструкции толщина слоя рез-
а -	, Я
ких колебании определяется как о = ^.
О
Если рассматривать толщину такого слоя, напри-
мер в стеновой панеле из керамзитобетона
у = 1200 кг/м3 при периоде колебаний равным 24 часа,
имеем
Я = о152-^-;	s-7,57-^
ML/	ML/
,	0,52 л
тогда ь = у^ = 0,06 м, т. е. основные процессы замер-
зания и оттаивания будут протекать в наружном слое
толщиной 6 см.
Поэтому значительную роль в теплоусвоении сте-
ны играет наружный фактурный слой. Даже при не-
значительной толщине (2—3 см) введение фактурного
слоя приводит к увеличению коэффициентов теплоус-
воения поверхности стены. Учитывая это наружные
однослойные ограждения из легких или ячеистых бе-
тонов должны иметь защитные слои с морозостойкос-
тью на 1—2 ступени выше чем у материала стен.
Значения параметров теплоустойчивости стен
важны для обеспечения их долговечности.
С этой целью определяется требуемая морозо-
стойкость активного слоя стены и глубина устойчивого
промерзания ограждений за активный период года:
для зимне-весеннего и конца летне-осеннего, когда
устанавливается температура с устойчивыми перио-
дическими заморзками и оттепелями. [38]
При расчетах принимается температура по нача-
лу массового замерзания влаги,,, которая зависит в
свою очередь от характера, размера пор в материале.
Таб. 5.13
Таблица 5.13
НАЧАЛО ЗАМЕРЗАНИЯ ВЛАГИ В ПОРАХ
РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Материал -	у=кг/м3	wH % по массе	t°C
Цементно-песчаный раствор: 1:1	2100	8,3	—2,7
1:2	1980	9,4	—3,5
1:4	1700	10,8	—1,9
	1300	35,8	—1,3
Ячеистый бетон	800	54	—1,8
Керамзитобетон	1000	18	—2,7
	1100	33	—1,8
При известных параметрах морозостойкости сте-
ны можно подсчитать, сколько циклов перехода че-
рез 0° С. (с учетдм температуры замерзания в актив-
ном слое) будет иметь место для данного географи-
ческого района за определенный срок службы: 30, 50
и более лет.
Это позволяет хотя и условно сравнивать задан-
ную морозостойкость с количеством циклов перехода
через 0° С в конструкции за срок ее службы,.
Минимальные марки бетона стен по морозостой-
кости приведены в табл. 5.14.
Расчеты не учитывают всей сложности теплофи-
зических процессов, протекающих в ограждающей
конструкции за десятилетия их эксплуатации, ввиду
наличия температурных включений, оконных про-
емов, дополнительных увлажнений, попадания жид-
ких сред на стены и др. На циклы замораживания и
оттаивания влияют также радиационные оттепели,
связанные с нагревом поверхности конструкций до
положительной температуры (при отрицательной тем-
пературе воздуха).
111
Таблица 5.14
МИНИМАЛЬНЫЕ МАРКИ БЕТОНА
ПО МОРОЗОСТОЙКОСТИ ДЛЯ НАРУЖНЫХ СТЕН
ОТАПЛИВАЕМЫХ ЗДАНИЙ
(расчетная температура до —40° С)
Зона влажности	Вид бетона		Режим помещения		
		Сухой	Нормаль- ный	Влаж- ный	Мокрый
Тяжел ый		35	35	35	50
Сухая	на легком заполнителе	25	25	25	35
Тяжелый		35	50	50	75
Нормальная	на легком заполнителе	25	35	35	50
Тяжел ый		50	50	75	100
Влажная	на легком заполнителе	35	38	80	75
Сопротивление воздухопроницанию
В наружных стенах через многочисленные не-
плотности (в первую очередь в зоне оконных и двер-
ных проемов) воздух проникает из атмосферы в поме-
щение (инфильтрация) и выходит или «истекает» из
него (эксфильтрация). Перенос воздуха осуществля-
ется под действием ветрового и гравитационного дав-
ления. (рис. 5.21)
Под влиянием фильтрации может существенно
меняться температурное поле в ограждении, так как
часть тепла проходящего через конструкцию затрачи-
вается на нагревание фильтрующего воздуха. Пони-
жение температуры приводит к повышению влажнос-
ти отдельных элементов, а эксфильтрация внутрен-
него воздуха, содержащего агрессивные газы и аэро-
золи может привести к усиленной коррозии матери-
ала ограждающих конструкций. Поэтому вопросы воз-
духопроницаемости важны не только в части учета
дополнительных теплопотерь, но и при обеспечении
химической стойкости.
Нормирование сопротивления воздухопроница-
ния ставит задачу ограничить дополнительные потери
тепла, вызываемые сквозной фильтрацией холодного
воздуха через стены и ограничения проникания в них
воздуха с агрессивными газами и аэрозолью.
Требуемое сопротивление воздухопроницанию
RTMP м2-ч-Па/кг определяется по формуле:
RTnp=^„,
где Др—разность давлений воздуха на наружной и
внутренней поверхности Па.
GH — нормативная воздухопроницаемость ограж-
дающих конструкций кг/(м2-ч), принимаемая
согласно [35]
Разность давлений Др Па на наружной и внутрен-
ней поверхности с учетом ветрового и гравитацион-
ного давления определяется по формуле:
ДР = 0,55Н(ун — ув) + 0,03ун • v2,
где Н — высота здания от поверхности земли в м
7н> Ув — удельный вес соответственно наружного и
внутреннего воздуха Н/м3
v—максимальная средняя скорость ветра за ян-
варь принимается от 5 до 8 м/с.
Наибольшей проницаемостью в панельных стенах
обладают места сопряжений оконных проемов и зона
стыков панелей, особенно если вместо герметизирую-
щих материалов в швах используются обычные цеме-
нтно-песчаные растворы. Проницаемость возрастает
в результате температурных деформаций. Это осо-
бенно заметно в вертикальных швах, где образуются
зазоры, через которые происходит инфильтрация хо-
лодного воздуха и эксфильтрация агрессивных сос-
тавляющих из помещений. В помещениях с влажным
и мокрым режимом это способствует увлажнению
наружных ограждений и снижению их долговечности.
Поэтому в зданиях с агрессивными средами необходи-
мо обеспечивать условия, максимально исключающие
как эксфильтрацию, так и инфильтрацию воздуха.
Сопротивление паропроницанию
Водяной пар, присутствующий в воздухе, являет-
ся основным показателем коррозионной активности
атмосферы.
б)
Воздух с агрессивными продуктами.
Рис. 5.21
Направление диффузии воздуха с агрессивными продуктами в зависимости от действия а) ветрового (Р„) и б) гравитаци-
онного (Pt) давления
112
Неметаллические конструкции внутри зданий и
сооружений эксплуатируются в условиях, когда их
сорбционная влажность (весовое влагосодержание,
гигроскопическая влажность, весовая влажность и
др.) с течением времени становится постоянной или
же изменяется в соответствии с относительной влаж-
ностю воздуха. Эта зависимость изображается изо-
термами сорбции (увлажнения) или десорбции (высы-
хания). (см. Гл.1)
Максимальное увлажнение материалов имеет
место в условиях его полного водонасыщения при
контакте с жидкой влагой.
Внутри помещений такие условия могут быть или
при воздействии на конструкции жидких сред или при
высокой влажности воздуха с образованием конден-
сата. Если температура поверхности конструкций вну-
три цеха тв равна температуре воздуха tB, то образова-
ние конденсата на внутренних конструкциях (колон-
нах, внутренние стены, перекрытиях, балках и фер-
мах перекрытий, перегородках) при отсутствии гигро-
скопичной пыли исключается.
Наружные стены и покрытия с кровлей изолируют
два различных температурно-влажностных режима:
атмосферу и газо-воздущную среду внутри помеще-
ний. Поэтому условия их работы значительно отлича-
ются от работы конструкций внутри помещений. Это
отражается на изменении влажностного состояния
конструкций. Даже при отсутствии коррозионно актив-
ных сред могут наблюдаться интенсивные разруше-
ния, о чем свидетельствуют многочисленные повреж-
дения зданий с влажным и мокрым режимом работы в
районах с суровым климатом.
Еще более опасна недооценка работы наружных
ограждений при наличии агрессивных аэрозолей и
газов, когда теплотехнические параметры должны оп-
ределяться не только санитарно-гигиеническими ус-
ловиями, но и предельным состоянием конструкций
по увлажнению.
В холодный период года воздух внутри и снаружи
имеет различное содержание (и давление) водяного
пара, даже при одинаковых значениях относительной
влажности воздуха.
Внутри и снаружи помещений имеет место раз-
ность давления пара, а стены и покрытия являются
капиллярно-пористыми. Под влиянием разности дав-
ления происходит диффузия пара через эти огражде-
ния. Чем выше разность давлений, тем больше плот-
ность диффузионного потока. Показатель количества
водяных паров, диффундирующего через единицу
площади конструкции за единицу времени измеряется,
кг/м2ч.
Плотность диффузионного потока тем меньше,
чем выше паронепроницаемость слоя конструкции.
Расчетный коэффициент паронепроницаемости
?7 = мг/м-ч-Па зависит от толщины материала и его
структуры и изменятся от 0 (металл, стекло) до 0,15—
0,25 (пенобетон, керамзитобетон).
Поэтому одной из важнейших характеристик ог-
раждения в агрессивных и влажных средах является
сопротивление паропроницанию — Rn
Rп = - м2-ч-Па/мг,
д
где <5—толщина слоя ограждающей конструкции, м.
Сопротивление паропроницанию многослойного
ограждения (так же как и термическое сопротивле-
ние) равно сумме сопротивлений паропроницанию
каждого слоя
В-П = R-nl + Rn2+ + В-пп-
В условиях стационарного режима при отрицательной
наружной и положительной, внутренней температуре
упругость водяного пара в помещении значительно
выше чем наружного, поэтому диффузия водяного
пара через ограждения направлена в сторону наруж-
ной атмосферы. По мере перемещения к наружной
стороне по толщине стены температура будет сни-
жаться, а относительная влажность возрастать. В оп-
ределенной зоне стены начнется выпадение конден-
сата т.е. образованию точки росы. Существуют мето-
ды расчета зон конденсации [28, 36].
Для этого на поперечном сечении стены или кров-
ли строится линия распределения температур, приме-
нительно к которым наносятся значения Е и е.
В том случае, если е лежит ниже Е конденсации
влаги в стене не будет. При е>Е образуется конден-
сат.
Наличие влаги в стенах в зимний период при
отсутствии конденсата на внутренней поверхности
вполне нормальное явление закономерное.
С наступлением теплого периода года она ис-
паряется— происходит высушивание. Процесс идет
до тех пор, пока вся влага, накопившаяся зимой, не
диффундирует наружу и не наступит равновесная со-
рбционная влажность материалов стены. Чем меньше
влаги проникает в наружные ограждения, тем быст-
рее происходит ее испарение. В свою очередь чем
выше сопротивление паропроницанию наружной сте-
ны, тем меньше накапливается влаги в холодный
период года. Поэтому в зависимости от конструктив-
ного решения одинаковые по толщине ограждения
могут иметь различные защитные свойства паропрб-
ницанию и соответственно влагонакоплению. (рис.
5.22). В стене, где материал, обладающий большим
сопротивлением паропроницанию и расположен с на-
ружной стороны, процесс испарения и высыхания бу-
дет протекать значительно медленнее, чем в ограж-
дении с более плотным внутренним слоем. В такой
стене к концу теплого периода может иметь место
повышенная влажность.
Рис. 5.22
Распределение температуры (t), упругости (е) и максималь-
ной упругости (Е) водяного пара при различном расположе-
нии тяжелого бетона в двухслойной наружной стене. Лег-
кий бетон с наружной (А) и внутренней (Б) стороны
1 — теплоизоляционный (легкий бетон), 2 — конструкцион-
ный (тяжелый) бетон.
8 А-289.
113
В свою очередь превышение влажности матери-
ала выше нормативных значений резко уменьшает их
термическое сопротивление.
В зданиях с сухим и нормальным режимом неко-
торые изменения условий сопротивления паропрони-
цанию не влекут сколько-нибудь серьезных последст-
вий.
При высокой влажности воздуха в помещении
переувлажнение стен является одной из основных
причин их повреждений от размораживания и отта-
ивания.
В условиях агрессивных сред Ьереувлажнение
стен может иметь место и при нормальной относи-
тельной влажности'воздуха в том случае, если в атмо-
сфере имеются гигроскопичные соли с фр<60%.
Для помещений с такими средами, действующая
система расчета на сопротивление паропроницанию
не производится, а защита стен выполняется как и
при действии раствора соответствующего аэрозоля,
например NaCl, КС1, MgCl2 и Др., т. е. путем примене-
ния первичной и вторичной защиты.
m -	г» м2чПа	-
По действующим нормам кп ......должно быть
м г
определено от внутренней поверхности стены до
плоскости возможной конденсации из двух условий:
[36]
а)	недопустимости накопления влаги в ограждаю-
щей конструкции за годовой период
б)	ограничения накопления влаги в ограждении
за период с отрицательными среднемесячными тем-
пературами наружного воздуха.
Одним из эффективных решений, способствую-
щих уменьшению накопления влаги в стенах является
конструкция, в которой с наружной стороны стены
устанавливается материал, обладающий высокой па-
ропроницаемостью, например минераловатный утеп-
литель. Утеплитель закрывается облицовкой из ас-
бестоцементных или оцинкованных панелей. Благо-
даря этому стена работает с «продухом», что обес-
печивает удаление из нее избыточной влаги. Рис. 5.23
Тип конструкции, включая выбор толщины утеп-
лителя, величины воздушного зазора и предельной
высоты, определяется на основании теплотехничес-
кого расчета.
I	Рис. 5.23
Конструкция стены с устройством
воздушной прослойки
Г—ограждение, 2 — утеплитель,
3 — конструкционный слой (желе-
зобетон, кирпич), 4 — воздушная
прослойка.
В эксплуатационных условиях, когда не обеспе-
чена изоляция материала сте?н от гигроскопичных
аэрозолей и возможно соленакопление, упругость во-
дяного пара в зоне конденсации принимается с уче-
том гигроскопичности новообразований. Прогнозиро-
вать эти явления на стадии проектирования довольно
сложно. Объясняется это тем, что кинетика солена-
копления может значительно отличаться. Кроме того
на конструкцию стен и их техническое состояние зна-
чительное влияние будет оказывать воздухообмен,
(эффективность вентиляции, типы окон и их гермети-
зация. [39]
Наиболее точнее данные о количестве солей и
наружных ограждений могут быть получены при про-
ведении натурных обследований, когда имеется воз-
можность отобрать пробы материалов по толщине
стены и выполнить химические анализы.
Расчет на сопротивление паропроницанию рас-
пространяется только на помещения в атмосфере ко-
торых имеются аэрозоли фр^60%. При наличии агрес-
сивных твердых продуктов насыщенные растворы со-
лей которых имеют ф<60% необходима защита стен,
как если бы на них действовала жидкая среда в виде
соответствующего раствора (без расчета на паропро-
ницаемость).
Если применительно к стенам вопросы влагона-
копления и паронепроницаемости рассмотрены до-
вольно подробно, то обеспечению долговечности по-
крытия часто не придается должного внимания.
В определенной степени последнее связано с
санитарными нормами, более тщательно учитываю-
щими комфортные условия тех строительных кон-
струкций, непосредственно с которыми при работе
находится, производственный персонал, т.е. стены и
полы. Поэтому в промышленных зданиях примени-
тельно к покрытиям приняты менее жесткие требова-
ния в части At.
Отличие между наружными. стенами и покрыти-
ями состоит в характере диффузии паров влаги. В
стенах благодаря возможности испарения накопив-
шаяся за холодный период влага при повышении тем-
пературы атмосферного воздуха постепенно диффун-
дирует к наружным стенам и испаряется. Расчетным
путем это проверяется согласно [36].
Конструкции стен проектируются таким образом,
чтобы Rn.B должно быть больше или равно Rn.H. В том
случае, если это условие не соблюдается может про-
изойти нарушение влажностного баланса.
В промышленных зданиях как правило для по-
крытий применяются железобетонные плиты, утепли-
тель, стяжка и многослойная кровельная гидроизоля-
ция. Последняя является непроницаемой для паров.
Поэтому в холодное время года зона возможной кон-
денсации расположена в утеплителе или под кровель-
ным ковром.
Образовавшийся зимой конденсат может испарить-
ся, если в теплое время года утеплитель будет высы-
хать. В противном случае сверхсорбционная влажность
сохранится к началу следующего холодного периода
года. Так как при увлажнении теплопроводность утеп-
лителя возрастает, его толщина уже может быть недос-
таточна, чтобы обеспечить параметры Rop.
, Уменьшение термического сопротивления покры-
тия приводит в свою очередь к понижению температу-
ры и увеличению влажности не только в самом утеп-
лителе, но и в несущих конструкциях.
В районах с низкими зимними температурами
увлажнение утеплителя может привести к «промора-
114
живанию» сборных плит покрытия и даже их разруше-
нию.
Поэтому конструкция покрытия в помещених с
повышенной влажностью должна включать оклеен-
ную пароизоляцию, обеспечивающую полную защиту
утеплителя от диффузии влажного воздуха.
Эффективными решениями являются вентилиру-
емые кровли и устройство подвесных потолков.
Защита стен промышленных зданий.
Стены отапливаемых промышленных зданий
(кроме металлических) можно разделить на два типа:
кирпичные и панельные.
Панельные стены широко распространены ввиду
индустриальности и наличия достаточного количества
предприятий-изготовителей. Материалом для стен
служат ячеистые и легкие бетоны, а также тяжелый
бетон с утеплителем.
Агрессивные среды и повышенная влажность яв-
ляются основными показателями, ограничивающими
применение стен из ячеистых бетонов ввиду опаснос-
ти коррозии арматуры. Даже в слабоагрессивных сре-
дах требуется дополнительная защита арматуры спе-
циальными покрытиями. Кроме того панели из яче-
истого бетона не морозостойки. Поэтому в агрессив-
ных средах и при повышенной влажности применяют-
ся легкие бетоны (одно или двухслойные панели) и
тяжелый бетон (в трехслойных панелях).
Конструкции панелей из легкого бетона необхо-
димо выполнять с плотным фактурным слоем из тя-
желого бетона у = 2200—2400 кг/м2.
Так как панельные стены изготавливаются пол-
ной заводской готовности, фактурные слои должны
выполняться в заводских условиях. Рядовые панели,
выпущенные без фактурных слоев, защитить от кор-
розионных воздействий весьма сложно. Окрасочная
антикоррозионная защита, нанесенная на конструк-
цию панели у которой нет плотного паронепроница-
емого фактурного слоя (в виде бетона или раствора)
не эффективна.
Слабым местом панельных стен являются швы.
Ввиду значительного перепада температур в зимний и
летний периоды года швы между панелями имеют
деформации, достигающие 10-15 мм. Поэтому они
должны быть выполнены из материалов, обладающих
наряду с атмосферостойкостью и паронепроницае-
мостью, также высокой эластичностью. Наиболее на-
дежными являются стыки, в которых используются
упругие прокладки и герметики (рис. 5.24).
Герметики нередко заменяют на обычные це-
ментные растворы. При этом уменьшается термичес-
кое сопротивление в зоне шва, а в результате дефор-
маций повышается воздухопроницаемость. В верти-
кальных швах, например, раствор со временем бук-
вально «выпадает». Для такой конструкции влажност-
ное состояние стен зависит от качества заделки сты-
ков.
В агрессивных средах применяются конструкции
стен из навесных и самонесущих панелей (рис. 5.25).
Существенный недостаток навесных панелей —
устройство стальных закладных и соединительных
элементов, которые невозможно контролировать пос-
ле монтажа, (рис. 5.26)
Некоторые из таких элементов, например опор-
ные столики, эксплуатируются в условиях значитель-
ной механической нагрузки. Кроме того они являются
«мостиками холода» и поэтому увлажняются в резуль-
тате образования конденсата, а при плохой гермети-
зации еще и атмосферными осадками.
а)
Рис. 5.24
1—упругие прокладки (толщина определяется по рас-
чету)
2 — герметизирующая мастика,
3 — стеновая панель
Установлено, что при отсутствии защиты и высо-
кой влажности скорость коррозии соединительных
деталей может достигать 0,2 мм/год. Наиболее надеж-
ная защита — оцинковка, алюминизация или комбини-
рованная система (металлизация и лако-красочное
покрытие). Она эффективна при условии востановле-
ния в тех местах, где выполняется монтажная сварка.
Одним из недостатков навесных панелей являет-
ся также малая толщина — не более 300 мм.
В условиях агрессивных сред и повышенной
влажности такая толщина стен может быть принята
только в ограниченном регионе страны. Поэтому це-
лесообразнее применять самонесущие стеновые па-
нели, которые могут быть нескольких типов: (рис.
5.27)
Рис. 5.25
Стеновые панели отапливаемых промышленных зданий
1 — навесные, 2—самонесущие
8’
115
Рис. 5.26
Схема крепления стеновых панелей к колоннам
1—стеновая панель, 2—соединительная деталь, 3 — ко-
лонна, 4—упругие прокладки, 5—герметик, 6—закладная
деталь в стеновой панели, 7 — закладная деталь в колон-
не.
1.	Трехслойные — с внутренним и наружным об-
лицовочным слоем из тяжелого бетона и средним
слоем из утеплителя, например пенополистирола тол-
щиной 40—120 мм. Панели выпускаются толщиной до
400 мм. Опираются панели на простеночные элемен-
ты. Цокольные панели укладываются на фундамент-
ные балки. Швы заделываются герметизирующей мас-
тикой, а укладка осуществляется на упругих проклад-
ках.
2.	Панели однослойные из легких бетонов (керам-
зитобетона, перлитобетона, шунгизитобетона и др.)
фактурными слоями из тяжелого бетона. Самонесу-
щие панели опираются на простеночные и поэтому не
требуют опорных металлических столиков. Обеспече-
ние их долговечности зависит от правильно выбран-
ных теплотехнических параметров и качественного
уплотнения швов. Для обеспечения требуемых пара-
метров паропроницания и влагонакопления осущест-
вляется дополнительная защита с внутренней и на-
ружной стороны лако-красочными покрытиями.
3.	Двухслойные панели с внутренним слоем из
тяжелого бетона и наружным из легкого. Рис. 5.27
Так как наибольшую коррозионную опасность
представляет повреждение арматуры и разморажива-
ние, защита с внутренней стороны должна полностью
исключить проникание в стены агрессивных аэрозо-
лей и растворов.
Во всех типах панельных стен как навесных, так и
Рис. 5.27
Наиболее распространенные типы стеновых панелей про-
мышленных зданий
А — Однослойные из легких бетонов с фактурными слоями
Б—Трехслойные, В — Двухслойные
1—легкий бетон, 2—фактурный слой, 3—тяжелый бетон,
4 — эффективный утеплитель
самонесущих слабым местом являются торцевые эле-
менты над оконными проемами. Ввиду того что в
торцах отсутствует фактурный слой (а штукатурка не
обладает высокой плотностью), воздух с высокой
влажностью проникает в середину панели и вызывает
ее увлажнение.
В панелях из легкого бетона попадание агрессив-
ных газов через торцы может также быть причиной
коррозии арматуры. По той же причине нежелательно
использовать цокольные панели без фундаментных
балок, так как через торцы может проникать в панель
капиллярная влага из грунта.
Эффективной защитой наружных стен при повы-
шенной влажности воздуха, аэрозолях и газах являет-
ся профилированный полиэтилен. Наряду с высокой
химической стойкостью и паронепроницаемостью па-
нели (на которые полиэтилен наносится в заводских
условиях) не требуют после монтажа дополнительной
изоляции. Для герметизации стыков, на швы навари-
вают полосы из полиэтилена. При этом оказываются
защищенными и наиболее слабые места панелей —
торцевые элементы над оконными проемами (рис.
5.28).
Десятилетний опыт эксплуатации подобной защи-
ты на деревообрабатывающих комбинатах в условиях
Севера (разработка института Гипробум) дает основа-
ния для более широкого использования этого вида
вторичной защиты.
Кирпичные стены в условиях агрессивных сред
следует признать наиболее долговечными. Опыт их
эксплуатации показывает, что при качественном ис-
полнении они могут многие десятилетия подвергаться
сильным агрессивным воздействиям без снижения не-
сущей способности. Красный кирпич на цементом рас-
творе противостоит практически всем видам газовых
воздействий, которые могут действовать на промыш-
ленных предприятиях.
Разрушение наружных стен из кирпича имеет
место в основном при их увлажнении и заморажива-
нии, когда морозостойкость кирпича бывает недоста-
точна, а пароизоляция в стенах отсутствует.
Рис. 5.28
Деталь защиты наружных стен профилирован-
ным полиэтиленом
1—легкий бетон, 2 — тяжелый бетон, 3 — по-
лиэтилен профилированный, 4—нащельник,
5—жгут, пропитанный битумом, 6 — деревян-
ные переплеты
116
Хотя кирпичные стены более трудоемки чем па-
нельные и блочные, но с учетом приведенных затрат,
они экономичнее. Во влажных и мокрых производ-
ствах кирпичные стены следует признать наиболее
надежными, так как их можно выполнять с вентили-
руемой воздушной прослойкой. Эффективным спосо-
бом повышения паронепроницаемости стен и умень-
шение проникания в нее агрессивных сред является
использование штукатурки. Применение этого старого
способа защиты имеет то преимущество, что в зависи-
мости от характера агрессивных сред составы штука-
турных растворов путем добавок можно подбирать
применительно к конкретным условиям эксплуатации.
Например штукатурка, наносимая с помощью торкре-
тирования обладает плотностью и Раронепроницае-
мостью не ниже чем бетон. По штукатурке можно
наносить любые защитные лако-красочные составы
выполнять облицовку плиткой и другие виды отделки.
ПОКРЫТИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Покрытия, наряду с наружными стенами, в наи-
большей степени подвергаются воздействию газовоз-
душных сред, аэрозолей и одновременно атмосферы.
Конструкция покрытия включает несущие эле-
менты: фермы, балки, прогоны, плиты, и ограждаю-
щие: пароизоляцию, выравнивающие стяжки, утепли-
тель, гидроизоляцию (кровлю). По типу изоляции раз-
личают: рулонные, мастичные, асбестоцементные, ме-
таллические и др. типы кровель. В зависимости от
наличия или отсутствия утеплителя она может быть
для отапливаемых или неотапливаемых зданий. Рис.
5.29
Покрытия должны обеспечивать изоляцию от
проникания атмосферных осадков и тепловую защиту
в холодное время года.
Толщина утеплителя в цехах с агрессивными сре-
дами подбирается таким образом,чтобы температура
на поверхности конструкции, по которым укладывает-
ся утеплитель (в первую очередь плит покрытия), не
была ниже точки росы, т.е. конденсация влаги не
допускается. При отсутствии пароизоляции зимой теп-
лый воздух проникает в утеплитель и конденсируется.
Повышение влажности снижает теплоизоляционные
свойства утеплителя. При высокой влажности в поме-
щении и низких зимних температурах нулевая изотер-
ма способна проходить даже по плитам покрытий,
происходит их преждевременное разрушение от за-
мораживания и оттаивания. Поэтому пароизоляция
является обязательным элементом покрытия при по-
вышенной влажности в помещениях. Наиболее на-
дежной является оклеенная изоляция по тщательно
выровненной стяжке. Можно также использовать по-
лиэтиленовую пленку и фольгоизол.
Устройство сплошной оклеенной пароизоляции
еще не является гарантией от повышенного увлаж-
нения утеплителя. Влага может проникать в него при
а)	Обычная кровля
б)	г) «Вентилируемые» кровли
в)	«перевернутая» кровля
Типы конструктивных решений покрытий.
1 — защитный слой (гравий или щебень) 2 — гидроизоляция, 3 — выравнивающая стяжка 4 — утеплитель, 5 — пароизоля-
ция, 6 — несущий элемент покрытия, 7 — микровентиляционный слой (перфорированный рубероид и др.), 8 — пергамин,
рубероид или окраска, 9 — гидрофобный утеплитель, 10 — фартук из оцинкованной стали, 11 — герметик, 12 — стена.
Стрелками показано направление движения воздуха.
117
повреждении кровельного покрытия, а также в пери-
од строительства при укладке.
При отсутствии воздухообмена влага, скопившая-
ся между изоляционными слоями и не имеющая выхо-
да, может быть одной из причин повреждений кровли.
К началу теплого периода года (апрель, май) вслед-
ствие интенсивного солнечного нагрева, скопившаяся
влага начинает быстро испаряться, так как температу-
ра на поверхности кровли достигает летом 80° С. При
испарении в кровле образуются пузыри (вздутия), спо-
собствующие ее повреждениям. Поэтому между кро-
вельным покрытием и утеплителем необходимо ус-
тройство слоев, позволяющих излишней влаге свобод-
но испаряться. Для этого можно укладывать листы
битумонизированного картона, специальные стеклоп-
ластики, через которые воздух сообщается с атмо-
сферой по периметру здания. Первый (к стяжке) слой
кровли укладывают насухо или приклеивают частич-
но. Последующие слои наклеивают обычным спосо-
бом. Для этого применяют перфорированный руберо-
ид (с отверстиями диаметром 20—30 мм и шагом при-
мерно 100 х 100 мм). [25]
В условиях как нового строительства, так и при
ремонтах кровлю чаще приклеивают к стяжке (ук-
ладываемой по утеплителю) по всей поверхности без
каких-либо промежуточных слоев, так как считается,
что основное назначение кровельного покрытия —
изоляция от атмосферных осадков. Между тем уста-
новлено, что половина всех разрушений гидроизоля-
ционного слоя (например в плоских кровлях) связаны
с действием конденсационной влаги [26, 28, 40].
Кроме применения перфорированного рубероида
существуют многочисленные инженерные решения
этой проблемы: так называемые «перевернутые кров-
ли» (водостойкий утеплитель укладывают по верху
гидроизоляции); применение покрытий, в которых теп-
лоизоляционные слои укладываются с двух сторон
гидроизоляции: снизу и сверху и др.
Используются вентилируемые кровли, в которых
между кровельным покрытием и теплоизоляцией име-
ется воздушная прослойка, сообщающаяся с атмо-
сферой (рис. 5.29).
Самым верхним элементом, непосредственно
подвергающимся атмосферным воздействиям являет-
ся кровельный ковер, материал и количество слоев
которого выбираются в зависимости от величины ук-
лона и географического района. В последние годы
появились многочисленные полимерные мастичные и
рулонные покрытия, заменяющие битумные (вента,
гидробутил, армогидробутил, кровлелит, днепроф-
лекс, филизол, гидростеклоизол и др.).
Для повышения срока службы кровельного ковра
поверх него устраивается защитный слой, для чего
используется посыпка гравием.
Использование защитного слоя следует считать
важным элементом покрытий, так как он не только
защищает рулонные (эластичные) материалы от меха-
нических повреждений, но и предохраняет их от воз-
действия атмосферы прежде всего за счет снижения
температуры (рис. 5.30). Так же как и в полах, долго-
вечность покрытий зависит не только от качествен-
ного кровельного ковра, но и многочисленных дета-
лей кровли (воронок, деформационных швов, крепле-
ния рулонных материалов к вертикальным элементам
и т. д.).
ОСТЕКЛЕННЫЕ ПОВЕРХНОСТИ
В промышленных зданиях наряду со стенами,
Рис. 5.30 [33]
Суточные колебания температур на рулонной кровле с
различными защитными покрытиями.
1—Температура наружнщго воздуха.
2—Битумная рулонная кровля без защитного слоя
3 — Тоже с засыпкой гравием толщиной 7 см
4 — Окраска белого цвета
коррозионным воздействиям подвергаются и
оконные переплеты. Площадь окон порой значи-
тельно превышает площадь наружных стен. Так как
термическое сопротивление у окон ниже чем у
ограждений внутренний воздух контактируя с ними
охлаждается (в холодные периоды года), относи-
тельная влажность возрастает и образуется кон-
денсат (см. рис. 5.19). Материалы, используемые
для переплетов: сталь, дерево, алюминиевые спла-
вы в условиях агрессивных сред подвергаются ин-
тенсивной коррозии. Скорость разрушений стальных
переплетов в некоторых производствах значительно
выше, чем у конструкций, расположенных внутри
цеха.
Ввиду значительной конденсации между наруж-
ным и внутренним остеклением в холодное время
года образуется порой такое большое количество
влаги, что она скапливается в нижней зоне пере-
плетов и вызывает намокание наружных стен, спо-
собствуя их повреждению в условиях знакоперемен-
ных температур. В таких случаях должны быть преду-
смотрены специальные устройства для отвода кон-
денсата.
Поэтому в агрессивных средах представляется
целесообразным использовать для переплетов мате-
риалы более долговечные чем сталь, так как окраску
переплетов при эксплуатации практически невозмож-
но качественно восстановить. Отличным материалом
является дерево, обладающее тем преимуществом,
что имеет высокое термическое сопротивление. Если
позволяют агрессивные среды (нет галогеносодержа-
щих газов) можно также применять алюминиевые
переплеты или стальные оцинкованные.
Кроме того, желательно применять не двойное, а
тройное остекление. При этом улучшаются теплотех-
нические характеристики переплетов, ввиду повыше-
ния термического сопротивления. Между тем многие
промышленные здания часто имеют одинарное остек-
ление, что в условиях агрессивных сред способствует
ухудшению условий эксплуатации.
Коррозии могут подвергаться не только перепле-
ты. Стекло, обладая весьма высокой химической
стойкостью практически во всех газовоздушных сре-
дах, интенсивно разрушается под действием фторсо-
держащих газов или аэрозолей плавиковой и крем-
нефтористоводородной кислот. Для таких сред долж-
на предусматриваться защита остекления (гидрофо-
118
бизация, окраска бесцветными химически стойкими
лаками).
Коррозия стекла приводит к резкому снижению
светонапускной способности окон «помутнению сте-
кол» и тем самым ухудшает санитарно-гигиенические
условия.
5.4. ЛЕГКИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ
КОНСТРУКЦИИ
Одним из наиболее перспективных направлений
строительной индустрии являются легкие металличес-
кие конструкции (л.м.к.), к которым относятся серийно
изготавливаемые на заводах отдельные элементы
зДаний или полностью здания (модули), сумарная мас-
са которых на 1 м2 ограждающей поверхности состав-
ляет не более 100—150 кг.
Темпы развития легких конструкций значительно
опережает другие виды строительных конструкций.
Их внедрение позволяет уменьшить массу зданий не
менее чем на 10—20%, сократить трудозатраты в
1,2—1,5 раза и снизить стоимость. Предполагается,
что в ближайшие годы из л.м.к. будет возводиться
более 25% всех зданий [32, 34].
Эффективно применение л.м.к. в отдаленных
районах страны, где традиционные строительные ма-
териалы требуют значительных затрат на доставку.
Главное же преимущество л.м.к.— индустриальность
изготовления.
Здания из л.м.к. подразделяются на две группы:
здания комплексной поставки и из смешанных кон-
струкций.
Особенность зданий первой группы в том, что
заводы, выпускающие л.м.к., поставляют на объект в
комплекте несущие и ограждающие конструкции, а
последние годы также санитарно-техническое и тех-
нологическое оборудование, т.е. все здание в сборе.
Для зданий со смешанными конструкциями несу-
щими элементами каркаса могут служить обычные
металлоконструкции колонн, ферм, балок, а наруж-
ные стены или покрытие (или и то и другое) выполня-
ется из легких ограждений — профилированного на-
стила или трехслойных панелей типа «СЭНДВИЧ».
Отличительной особенностью конструкций типа
«Канск» и «ОРСК» является то, что они представляют
элементы рамы. Поставляемые раздельно на стро-
ительную площадку колонны и ригели соединяют с
помощью высокопрочных болтов в жесткую конструк-
цию.
Ряд конструкций выполняется в виде труб (круп-
ного или прямоугольного сечения).
Трубчатые элементы должны быть герметичны,
так как внутренние поверхности визуально не кон-
тролируются, а при разгерметизации появляется опас-
ность коррозии с внутренней стороны. Защита несу-
щих элементов не представляет технических трудно-
стей, т.к. сечения доступны для окраски, а ремонтоп-
ригодность выше, чем например у спаренных уголков.
Что касается высокопрочных болтов, то это наи-
более ответственные элементы несущих элементов. В
слабо агрессивной среде допускается применение вы-
сокопрочных болтов из стали 40Х, ЗОХЗМФА,
ЗОХ2НМФА без какой-либо дополнительной защиты,
но выступающие части болтов во всех случаях долж-
ны окрашиваться после монтажа. Что касается сред-
ней и сильной степени воздействия, то там болты
должны иметь металлические покрытия и обязатель-
ную герметизацию соединений. Если болты имеют
гальванические покрытия, следует учитывать опас-
ность от возможного наводораживания стали [41].
Из ЛМК конструкций наименее надежными явля-
ются структурные конструкции типа «Кисловодск».
В стержневых элементах этих серий (они одно-
типные) применяются высокопрочные болты, которые
при сборке соединяют несколько элементов с помо-
щью так называемых «коннекторов»—пространствен-
ных фасонов в виде разрезанных пополам или целых
многогранников, в которых имеются отверстия с резь-
бой.
Работоспособность конструкций обеспечивается
при плотном касании узловых элементов (коннекто-
ров) и гаек во всех узлах системы.
Если эти условия нарушаются, то по резьбовым
соединениям высокопрочных болтов начинаются кор-
розионные процессы, снижающие прочность стерж-
невых элементов структурной конструкции.
В настоящее время заводами выпускаются раз-
личные типы зданий комплексной поставки, общим
для которых ялвяется ограничение их использования
в производствах с повышенной влажностью и агрес-
сивными средами. Если для ограждающих конструк-
ций это вполне оправдано, то применительно к несу-
щим элементам, эксплуатирующимся внутри помеще-
ний, вопрос .не может быть решен так однозначно.
В несущих элементах л. м. к. используются оди-
ночные уголки, широкополочные двутавры, трубы, ко-
торые доступны для нанесения лако-красочных по-
крытий. Имеются серии, в которых предусматривается
обязательное горячее цинкование и лако-красочные
покрытия. Поэтому при качественной вторичной защи-
те их нельзя считать менее надежными, чем традици-
онные металлоконструкции.
Слабым элементом многих конструкций ком-
плексной поставки являются высокопрочные болты.
Перед их применением требуется обязательная пред-
варительная проверка соединений и типов болтов с
учетом условий эксплуатации и последующая защита
выступающих частей.
Ограждающие конструкции всех серий находятся
в более тяжелых условиях, что в первую очередь
возможно вызвано образованием конденсата. Кроме
того для этих элементов используется тонколистовая
оцинкованная сталь (0,8ч-1,2 мм).
Покрытия зданий часто выполняют не из панелей,
а из стальных оцинкованных листов, по которым ук-
ладывают утеплитель и гидроизоляцию. Несущий про-
филированный настил используется как в покрытиях,
так и в стенах. Именно этот элемент — наиболее уяз-
вимый в условиях влажности и агрессивных сред. Во
многом это объясняется не только незначительной
толщиной, но и отсутствием на заводах-изготовителях
материалов для надежной вторичной защиты.
Толщина цинкового покрытия для элементов, ис-
пользуемых в ограждениях чаще всего составляет
10—40 мк, (1-й класс —18—40 мк, 2-й класс —10—18
мк). Листы защищают горячим цинкованием, исполь-
зуя цинк марок ЦО и Ц1 и различные добавки. При
этом необходимо имёть в виду, что толщина оцинков-
ки, ввиду технологических особенностей не равномер-
ка. «Разнотолщинность» согласно [23] допускается со-
ответственно для первого и второго класса 10 и 4 мк.
Поэтому при расчете скорости коррозии необходимо
учитывать возможное уменьшение толщины цинка
почти на 25—30%.
Из листовой и рулонной оцинкованной стали изго-
119 '
тавливают стальные листовые гнутые профили,
которые по назначению подразделяют на три группы:
Н—для настила покрытий; НС—для настила и стено-
вых ограждений; С — для стеновых панелей. Профили
для настила отличаются от стеновых несущей способ-
ностью.
Оцинкованные профили могут иметь дополни-
тельно защитное лако-красочное покрытие (табл.
5.15), которое в зависимости от типа покрытий может
быть для неагрессивной среды (группа А) и слабоаг-
рессивной среды (группа В). Покрытия на каждой
стороне могут быть разные, поэтому в зависимости от
профиля типа покрытий вводятся следующие схемы
обозначения, например:
Н57	— 750 — 09 П	А/В ГОСТ21045-86
тип профиля Размеры профиля Материал исходной Тип защитного покрытия
листа высота, ширина, заготовки (П—по-
(Н, НС, С) толщина, мм вышенная
прочность)
Тот же настил, но без защитного покрытия будет
иметь обозначения Н57-750-09П ГОСТ 24045-66.
Вопрос об окраске оцинкованных листов доволь-
но сложный, так как часть заводов защищает листы
материалами зарубежных фирм, в том числе плас-
тизолями. Некоторые заводы ввиду отсутствия мате-
риала вообще не выполняют защиту оцинковки.
Особенность заводских защитных покрытий л.м.к.
Таблица 5.15
МАТЕРИАЛЫ, РЕКОМЕНДУЕМЫЕ
ДЛЯ ПОКРЫТИЙ ОЦИНКОВАННОЙ СТАЛИ
Лицевая сторона	Оборотная сторона
Краска ОД-ХВ-221 по грунтовке АК-0138	Лак ГФ-296 или краска ОД-ХВ-221 по грунтовке АК-0138
Эмаль МЛ-1202 и МЛ 1202ПМ по Эмаль МЛ-1202 по грунтов-
грунтовке ЭП-0200	ке ЭП-0200
Пластзоль в виде поливинил- Краска ОД-ХВ-221 по грун-
хлоридного пластика ЦЛ-ХВ-122 товке АК-0138
по грунтовке АК-0138
Эмаль МЯ-1203 или эмаль ГФ-2107 Лак ГФ-296 или эмаль
МЯ-1202 и МЛ-1202ПМ по
грунтовке ЗП-0200
Грунтовка ЭП-0104	Лак ГФ-296 или грунтовка
ЭП-0140
Грунтовка АК-070 или ВЛ-02	Битумные лако-красочные
окраска ПХВ	покрытия
в том, что большинство из них требуют горячей сушки
и потому не могут использоваться в построечных ус-
ловиях; Толщина покрытий в зависимости от их типа
колеблется в пределах 25—80 мк. Адгезия пленки
должна бы быть такой, чтобы выдержать изгиб на
180° С без разрывов до металла.
Коррозионные процессы применительно к тре-
хслойным панелям могут быть как со стороны атмо-
сферы (наружняя поверхность), так и со стороны цеха
(внутренняя поверхность). Кроме того коррозия мо-
жет быть и внутри самой панели (на контакте с утеп-
лителем). Эти процессы могут протекать с различной
интенсивностью и независимо друг от друга. Поэтому
отсутствие агрессивной среды в наружной атмосфере
или внутри цеха еще не является гарантией долговеч-
ности ограждений в л.м.к.
В промышленной атмосфере скорость коррозий
цинка в десятки раз ниже, чем у углеродистой стали и
составляет от 2 до 10 мк для умеренного климата.
Поэтому если ориентироваться на минимальную тол-
щину цинкового покрытия его может быть достаточно
всего несколько лет, после чего начнется интенсив-
ная коррозия уже углеродистой стали. Со стороны
производственных помещений с агрессивными среда-
ми скорость разрушения цинка может быть еще более
значительной.
Считается, что для тонколистовых ограждений
предельное состояние оцинкованной стальной по-
верхности наступает, когда 25% прокорродировали до
основного металла [23].
Еще одним источником коррозии оцинкованного
настила является утеплитель. Наиболее характерны
такие явления в покрытиях.
Для утеплителя при полистовой сборке строители
нередко используют любой материал соответствую-
щий объемной массы. Если оцинкованные листы не
окрашены или по ним не уложены рулонные матери-
алы, а утеплитель содержит водорастворимые состав-
ляющие агрессивные к цинку, неизбежно начнется
коррозия. Источником увлажнения могут быть кон-
денсат (холодный период года), влага из помещения,
атмосферные осадки (при дефектах кровли). Корро-
зию ускоряет даже такой утеплитель как перлит, не
вступающий в реакцию с водой. Широко распростра-
ненные утеплители типа ФРП, СФ1, СФ-2 (содержание
связующего 4-12%) на фенолформальдегидной связ-
ке, способны вызвать интенсивную коррозию [21,22].
Поэтому не должно быть контакта оцинкованной ста-
ли с фенольными утеплителями и обязательным ус-
ловием является предварительная окраска настила
эпоксидной грунтшпаклевкой ЭП 0010, битумными ма-
териалами, или устройство оклеенной пароизоляции
между настилом и утеплителем.
Исключить увлажнение утеплителя за период
эксплуатации весьма сложно, так как любое наруше-
ние гидроизоляции кровли может быть причиной на-
копления фазовой влаги в утеплителе. Например, ус-
тройство незаполненных гофр (рис. 5.29) способствует
развитию коррозии, если в них накапливается влага,
попадающая при образовании конденсата или через
кровлю.
Трудоемкость выполнения стен послойной сборки
и их многослойность являются существенным недо-
статком. Поэтому наибольшее распространение име-
ют трехслойные стеновые панели типа «СЭНДВИЧ».
[8, 29]
Панели представляют собой конструкцию, выпол-
ненную из двух металлических листов с эффективным
утеплителем, например пенополиуретаном. Общая
толщина панелей — 35—100 мм. Они поставляются
длиной до 7,2 м. Заводом может быть произведена
резка панелей на длины кратные 1,2 м.
Обшивка выполняется из холодногнутых сталь-
ных оцинкованных (окрашенных в заводских услови-
ях) или алюминиевых профилей. Толщина стальной
облицовки (ГОСТ 14918—80) — 0,6—0,8 мм, алюмини-
евой (сплав АМГ2) — 0,8—1,0 мм.
Защита панелей (табл. 5.16) осуществляется в
заводских условиях и с использованием горячей суш-
ки. Если в процессе эксплуатации необходимо его
возобновить, то в построечных условиях аналогичного
качества добиться весьма сложно. Это необходимо
120
Таблица 5.16
ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ОЦИНКОВАННЫХ
ПАНЕЛЕЙ ТИПА «СЭНДВИЧ»
Степень агрессивного воздействия	Листы из оцинкованной стали	Алюминиевые листы
Не агрессивная	Без защиты	Без защиты
Слабо агрессивная	Органозоль, пластозоль Эмали — акрил силико- новые или полиэфирные	Анодно-окисное покрытие толщи- ной 8 мкм
Средне агрессивная	а)	Эмаль АС-1171 или АС 5122 по грунтовке ЭП-0200 б)	Пластизоль ПЛ-ХВ-122 по грунтовке АК-0138 при толщине слоя до 200—500 мкм	Анодно-окисное покрытие толщи- ной 15—20 мкм
учитывать при проектировании и ремонтах зданий из
легких металлических конструкций.
Для конструкции полистовой сборки применяются
профилированные листы (как и для покрытий). Утеп-
лителем могут быть минераловатные плиты, полисти-
рол и др., укладываемые между двух слоев профили-
рованного настила. Для защиты утеплителя от увлаж-
нения между ним и металлическим листом проклады-
вается полиэтиленовая пленка.
Имеются проработки использования ограждений
из алюминиевых листов полистовой сборки с метал-
лическим каркасом даже в помещениях с влажным
режимом [20]. С этой целью кроме надежной пароизо-
ляции со стороны помещения предлагается приме-
нять вентилируемую конструкцию стен. Гофры в алю-
миниевом настиле служат как бы воздушными кана-
лами, сообщающимися с атмосферой. Толщину утеп-
лителя подбирают теплотехническим расчетом (с уче-
том температуры, скорости ветра и влажности воз-
духа в гофрах). В том случае, если температура в
гофрах и на поверхности панели положительная, про-
исходит интенсивное удаление влаги из утеплителя за
счет естественного воздухообмена. Эффект от такой
конструкции может быть получен при условии обес-
печения непроницаемости пароизоляции и высоком
качестве сборки.
В зданиях с металлическими панелями и профи-
лированным настилом используется большое количе-
ство крепежных деталей. Их необходимо защищать от
контактной коррозии оцинковкой или кадмированием
толщиной не менеев 16—20 мк.
К крепежным деталям относятся болты, самона-
резающие винты вместе с гайками, шайбами, скоба-
ми, пластинами, которые должны поставляться ком-
плектно. Для уплотнения стыков необходимо приме-
нять прокладки из эластичного морозостойкого пено-
полиуретана. Возможно также в горизонтальных и
вертикальных швах применение гернитовых резино-
вых пористых прокладок, а для стыков клей-герметик
типа Эластосил.
Одним из важнейших требований к стеновым ог-
раждениям является выполнение теплотехнических
расчетов, выбор толщины утеплителя и обеспечение
условий, исключающих выпадение конденсата.
Наличие многочисленных включений (обшивка,
болты), имеющих теплопроводность, превышающих
например пенополиуретан более чем в 1000 раз, спо-
собствует образованию «мостиков холода», вокруг ко-
торых будет пониженная температура. Поэтому на
поверхности ограждений даже при нормальном тем-
пературно-влажностном режиме при наличии зон с
меньшим термическим сопротивлением будет образо-
вываться фазовая влага, количество которой резко
возрастает с повышением влажности фвн.
Таким образом сопротивление теплопередачи
стен по ровной поверхности (по глади) не исключает
возможности конденсата влаги на теплопроводных
включениях. В таких местах будет интенсивная кон-
денсация даже при незначительном содержании га-
зов или пыли (рис. 5.31).
Рис. 5.31
Распределение температуры в зоне теплопроводных вклю-
чений
1 — Обрешетка, 2—текстолитовые шайбы, 3 — болт, 4—са-
монарезающий винт, 5—ригель, 6 — пенопласт, 7 — вкла-
дыш из минеральной ваты.
Особенно опасны для панелей сквозные болты,
вокруг которых образуются очаги пониженной тем-
пературы. Поэтому разработано несколько решений
узлов снижающих это влияние, например стыки «ку-
лачкового типа» (рис. 5.32).
Снижение температуры и образование конденса-
та имеет место и в зоне окон, где термическое сопро-
тивление ниже, чем у стен. Поэтому в местах, где
будет интенсивное образование конденсата необхо-
димо предусматривать мероприятия по его отводу.
Снижение теплотехнических показателей ограж-
Рис. 5.32
Стык трехслойной панели кулачкового типа
1—нащельник, 2 — шайба, 3 — болт, 4—эластичная масти-
ка, 5—скоба, 6—утеплитель.
121
дений нередко имеет место уже после начала
эксплуатации. Причиной могут быть дефекты сборки,
отсутствие герметизирующих материалов, поврежде-
ния гидроизоляции кровли.
Для конструкций, имеющих небольшие сечения и
соответственно запасы прочности, повышение степе-
ни агрессивного воздействия, которое происходит в
результате ухудшения этих показателей, может быть
причиной «отказа» элементов зданий за короткий пе-
риод работы.
При рассмотрении защиты л. м. к. надо иметь в
виду как дефицит защитных покрытий, так и нерешен-
ность многих вопросов коррозионной стойкости, в
частности, вопросы коррозии цинка, алюминия на кон-
такте с различными видами утеплителей, влияние гер-
метизации на температурные поля, роль оконных ог-
раждений, скорость атмосферной коррозии оцинко-
ванного настила в различных промышленных районах
и т. д.
Поэтому при проектировании внимание должно
быть обращено наряду с архитектурными и инжене-
рыми решениями на тщательный анализ теплотехни-
ческих свойств и условий эксплуатации, имея в виду,
что порой экономически выгоднее несколько увели-
чить термическое сопротивление или выполнить бо-
лее эффективную вентиляцию и вторичную защиту,
чем иметь дополнительные затраты на ремонт л. м. к.
в процессе эксплуатации.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Пособие по проектированию оснований зданий и со-
оружений. М. 1986, 414 стр.
2.	Методические указания по прогнозированию глубины
коррозионного поражения бетона в кислых средах. Уфа,
1973, НИИпромстрой.
3.	Покровский В. М. Гидроизоляционные работы.
Справочник строителя, Строиздат, М., 1985, 319 стр.
4.	Рекомендации по методике прогноза изменения фи-
зико-механических свойств засоленных глинистых грунтов.
М, 1989, ЦПНИИС Госстроя СССР, 15 стр.
5.	Минас А. И. Защита сооружений от солевой формы
физической коррозии, возникающей в районах с сухим кли-
матом. «Защита строительных конструкций от коррозии» М.,
1961, вып. 22, 119 стр.
6.	Михальчук М. А. Особенности пропитки плотных бе-
тонов дивинилацетиленовым лаком. «Изучение стойкости
железобетона в агрессивных средах», М., 1980, 39—44 стр.
7.	ГОСТ 14918—80. Сталь тонколистовая оцинкованная
с непрерывных линий.
8.	ГОСТ 23486—79. Панели металлические трехслойные
стеновые с утеплителем из пенополиуретана.
9.	Защита подземных металлических сооружений от
коррозии. Справочник. М. Стройиздат. 1990, 303 стр.
10.	ТУ 6-7-443-82. Сталь тонколистовая оцинкованная с
защитно-декоративным лако-красочным покрытием.
11.	Кошкин В. К., Фиговский О. Л., Смокин В.Ф., Небра-
тенко Л. М. Монолитные эпоксидные, полиуретановые и
полиэфирные покрытия полов. Москва, Стройиздат, 1975
122
12.	Химически стойкие монолитные полы. ЦБНТИ ММСС
СССР серия 11, выпуск 5, М., 1980, 39 стр.
13.	Предварительные рекомендации по производству
монолитных бетонных работ методом вакуумирования бе-
тонной смеси ЦНИИОМТП, 1981
14.	Долматов В.Я, Ким И. Л. и др. Полы промышленных
зданий. М., Стройиздат, 1978, 135 стр.
15.	Йатуроев В. В. и др. Серные бетоны и бетоны пропи-
танные серой. Обзорная информация, серия 7, В. 1, ВНИИК,
1985
16.	Просвирин А. А., ЮрчеНко Е. Б. и др. Покрытия
полов для чистых производств. «Промышленное строитель-
ство», 1986, № 12
17.	Черкинский Ю. С. Полимерцементный бетон. М.,
Стройиздат, 1984
18.	Мещанский Н. А., Путляев И.Е. Современные хими-
чески стойкие полы. М., Стройиздат, 1979, 119 стр.
19.	Полы. Нормы проектирования. СНиП П-В.6.-71
20.	Сильвестров А. Л., Смелянский Г. М., Стель-
мах С. Ю. Стены из металлических каркасных панелей в
промышленных зданиях с влажным режимом. Промышлен-
ное строительство № 10, 1990, 14—16 стр.
21.	Штрих Н. Я., Волкова Т. С., Кемельман М. Д., Голу-
бев А. И. Атмосферная коррозия оцинкованной стали в
присутствии перлита. Промышленное строительство № 12,
1976, 46—4 стр.
22.	Стефурак Б. И., Соснина С. Ф. Влияние фенолфор-
мальдегидных пенопластов на коррозию металлических эле-
ментов ограждающих конструкций. Промышленное строи-
тельство №1, 1964, 32—33 стр.
23.	Флакс В. Я. Эффективность защиты тонколистового
металла в агрессивной среде. Промышленное строительство
№ 2, 1982, 12-13 стр.
24.	Быков М. А., Смилянский Г. М., Лапочкина О. Н. К
вопросу о расчетном сопротивлении теплопередаче метал-
лических стен. Промышленное строительство № 12, 1976
31—36 стр.
25.	Устинов Б. С. Ремонт кровель из рулонных матери-
алов. Промышленное строительство № 1, 1969, 34 стр.
26.	Белевич В. Б. Кровельные работы. М., Высшая шко-
ла, 1991, 836 стр.
27.	Шильд Е. и др. Строительная физика. Пер. с немец-
кого. М., Стройиздат, 1982
28.	Шнайдель К. Диффузия и конденсация водяного
пара в ограждающих конструкциях. М., Стройиздат, 1985
29.	Технические условия и типовые решения. Метал-
лические ограждающие конструкции промышленных зданий.
М., 1980, 256 стр.
30.	Рейбман А. И. Защитные лако-красочные покрытия.
М„ 1982, 319 стр.
31.	Сборник инструкций по защите от коррозии. ВСН
214-91 ММСС СССР
32.	Комплектные здания из легких металлических кон-
струкций. Тезисы докладов Всесоюзного совещания
ВНТОстройиндустрии. М. 1988. 170 стр.
33.	Кожелуга Я. и др. Конструкции крыш с рулонными и
мастичными покрытиями. Пер. с чешского. М., Стройиздат,
1984, 245 стр.
34.	Легкие ограждающие конструкции одноэтажных
производственных зданий. Справочник проектировщика. М.
Стройиздат, 1986 г. 261 стр.
35.	Строительная теплотехника. СНиП 11-3-79**
36.	Справочное пособие к СНиП Расчет и проектирова-
ние ограждающих конструкций зданий. М. Стройиздат, 1990 г.
239 стр.
37.	Богословский В.Н. Строительная теплотехника. М.,
Высш, школа, 1982 г. 415 стр.
38.	Строительная климатология. СНиП 2.01.01-82
39.	Объедков В. А., Езерский В.А. Кинетика процесса
засоления наружных стен производственных зданий. СБ.
Монтажные и специальные работы. Серия IV М. 1981, 20—
24 стр.
40.	Этой Трефф. Долговечные конструкции плоских
крыш. М., Стройиздат 1988, 135 стр.
41.	Рекомендации по проектированию защиты от кор-
розии строительных металлических конструкций. М., 1988 г.,
184 стр.
42.	Каталог температурных полей узлов типовых ограж-
дающих конструкций. М., 1980, 109 стр.
123
ГЛАВА 6
СООРУЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИИ
На промышленных объектах кроме зданий экс-
плуатируется значительное количество инженерных
сооружений: резервуары, трубы (дымовые и вентиля-
ционные), газоходы, градирни, каналы, силосы, бун-
керы и др. (рис 6.1)
Выполненные по нормам строительного проекти-
рования некоторые виды сооружений по функцио-
нальному назначению тем не менее часто относятся к
технологическому оборудованию, например экстрак-
торы, резервуары, газоходы. [4,21]
В сооружениях как правило отсутствуют постоян-
ные рабочие зоны и соответственно обслуживающий
персонал. Поэтому нет четких ограничений по пре-
дельно допустимым концентрациям (ПДК).
Состав и характер действия агрессивных сред в
сооружениях определяется технологическим регла-
ментом, поэтому концентрация паров кислот, солей,
щелочей может быть в тысячи раз выше, чем в атмо-
сфере зданий. Коррозионный износ сооружений про-
исходит значительно интенсивнее.
Наиболее долговечными и химически стойкими
являются сооружения выполненные из конструкцион-
ных слоистых пластиков, химически стойких бетонов,
легированных сталей. Дефицит и высокая стоимость
этих материалов к сожалению пока ограничивают их
применение. Что касается вторичной защиты то при-
менительно к сооружениям ее выбор определяется в
первую очередь химической стойкостью и способнос-
тью сохранять защитные свойства, а также прочность
и устойчивость при контакте с кислотами, солями,
концентрированными газами. Если в конструкциях
зданий «отказ» вторичной защиты наступает главным
образом при нарушении ее непроницаемости и прони-
кания среды к бетону или стали, то в сооружениях
еще и от непосредственного коррозионного разруше-
ния окрасочного, мастичного или футеровочного по-
крытия^
Именно для сооружений, где скорость коррозии
стали может превышать 3-5 мм/год, а среды являются
губительными для окружающей природы, (хлор, ам-
миак, цианиды и т. д.) дефекты проектирования, стро-
ительства и эксплуатации (особенно в части непрони-
цаемости и химической стойкости) способны привести
к наиболее тяжелым последствиям. (См. главу 7)
Рис. 6.1
Некоторые распространенные типы сооружений с агрессивными средами 1—трубы вентиляционные, 2 — трубы дымо-
вые, 3 — градирни, 4—силосы, 5—резервуары стальные, 6—эстакады, 7 и 8 — резервуары железобетонные, 9—тон-
нели, 10 — каналы.
124
6.1. РЕЗЕРВУАРЫ.
Железобетонные резервуары. Основные пробле-
мы, возникающие при защите подобных сооружений,
связаны с несоответствием их конструкций условиям
эксплуатации. Дело в том, что для агрессивных сред
используют те же типовые серии, что и для воды. Как
правило это резервуары со сборными стенками и
монолитным днищем. [25]
Предельные объемы их не ограничены независи-
мо от состава сред. Конструкции не позволяют кон-
тролировать утечки из резервуаров в процессе экс-
плуатации. Стыковые соединения между сборными
элементами в производственных условиях сложно вы-
полнить герметичными, поэтому большинство резер-
вуаров протекает. Эти и другие недостатки типовых
резервуаров значительно снижают эффективность
вторичной защиты. При их использовании в агрессив-
ных средах должны вноситься изменения и дополне-
ния, в том числе и конструктивные.
В зависимости от заглубления, железобетонные и
металлические резервуары могут быть условно клас-
сифицированы как подземные — расположенные в
грунте, и с уровнем заполнения жидкостью ниже пла-
нировочной отметки прилегающей территории; полу-
подземные— когда днище заглублено не менее, чем
на половину высоты, а максимальный уровень жид-
кости поднимается не более, чем на 2 м над планиро-
вочной отметкой. Кроме того, в зависимости от нали-
чия перекрытия резервуары бывают открытые и за-
крытые. (Рис 6.2) Полуподземные резервуары чаще
выполняются с обвалованием, т. е. засыпкой грунтом.
Это обеспечивает более устойчивый температурный
режим в зимний период. Толщина засыпки назначает-
ся с таким расчетом, чтобы исключить промерзание
конструкций.
В наиболее тяжелых эксплуатационных условиях
находятся стены и защитные покрытия открытых ре-
зервуаров.
Стены выше уровня заполнения зимой могут про-
мерзать. Замерзание жидкости, попавшей между фу-
теровкой и железобетонной стенкой, а также боль-
шой перепад температур по толщине футеровки (не-
редко составляющий 50ч-70°С) являются причиной
появления значительных температурных деформа-
ций, которые возникают как в плоскости футеровки,
Рис. 6.3
Потеря устойчивости футеровки, вызванная разностью
температур.
1—стенки железобетонного резервуара, 2 — защитная фу-
теровка, 3 — агрессивная жидкость, 4 — защитная футеров-
ка после деформации, f—зазор между стенкой и футеров-
кой в плане
так и из плоскости (рис. 6.3). В последнем случае
деформации вызываются различием в коэффициен-
тах линейного расширения футеровки и стенок соору-
жений по длине при отсутствии температурных швов..
Нередко это вызывает разрушение вторичной защиты.
Область применения резервуаров из железобето-
на желательно ограничить следующими средами: про-
мышленные воды, отработанные реагенты, растворы
солей. Для хранения концентрированных кислот,
предпочтительнее применять конструкционные плас-
тики, химически стойкие бетоны, нержавеющую или
углеродистую сталь с защитным футеровочным по-
крытием.
До выполнения вторичной защиты, резервуары
необходимо проверять на герметичность. Это требо-
вание является одним из основных не только приме-
нительно к резервуарам, но ко всем сооружениям с
агрессивными средами: канализационным колодцам,
приямкам и т. д.
Многие вопросы, возникающие при эксплуатации,
вызваны именно отсутствием предварительных испы-
таний резервуаров перед выполнением защитных по-
крытий.
ГРУНТОВАЯ ЗАСЫПКА________
БИТУМНО-РУЛОННАЯ ИЗОЛЯЦ.ИЯ
ВЫРАВНИ6АЮШ,АЯ СТЖКА
СБОРНЫЕ__________
Ж.Е Л ЕЗОВЕТРН НЫ Е.
ДЛИТЬ! ПЕРЕКРЫТИЙ
Рис. 6.2 ,
Железобетонные наливные резервуары
1—сборно-монолитные, 2 — монолитные, 3—многоэтажные резервуары, (как пример неудачного использования соору-
жений)
125
Нормативными документами регламентируется
проведение испытаний на герметичность до выполне-
ния обратной засыпки и наружной гидроизоляции [7].
Испытания проводятся наливом водой после 3-5 суток
выдержки, в течение которых происходит максималь-
ное насыщение бетона и стабилизируются места уте-
чек (если они имеются). Для воды и неагрессивных
жидкостей допускаются потери за сутки не более 3 л
на 1м2 смоченной поверхности стен и днища; кроме
того допускается и «отпотевание отдельных мест».
Для агрессивных жидкостей утечки недопустимы.
Вопрос о потерях воды из резервуаров не одно-
значный. Если видимые утечки не вызывают сомнений
в части нарушения герметичности, то уменьшение
уровня воды может происходить и за счет испарения
(особенно в открытых резервуарах). Поэтому пред-
ставляется целесообразным использовать для изме-
рений метод, предложенный английскими инженера-
ми: небольшой стальной цилиндр заполняют водой и
устанавливают в резервуаре на период испытаний
железобетона. Воду в цилиндре не доливают до верха
на 50-75 мм. Так как потери воды в такой емкости
происходят за счет испарения можно путем пересчета
площадей сравнить их с потерями воды в железобе-
тонном резервуаре, Сооружение считается герметич-
ным, если через недельный срок испытаний потери не
превышают величины определенной в проекте. [8]
Зарубежные нормы жестко регламентируют герме-
тичность резервуаров даже для воды. Поэтому для
агрессивных сред предварительные (до выполнения
защиты) испытания следует считать обязательными.
Следует признать, что сборно-монолитные соору-
жения к сожалению довольно часто не удовлетворя-
ют таким требованиям в первую очередь в стыковых
соединениях (рис. 6.4).
Для ликвидации утечек внутреннюю поверхность
дополнительно торкретируют, а стыки нередко прихо-
дится обетонировать. Поэтому для особо ответствен-
ных сооружений монолитные резервуары (в которых
обеспечивается непрерывность бетонирования и кон-
троль качества) предпочтительнее сборных и сборно-
монолитных.
Для всех типов резервуаров с агрессивными сре-
дами необходим контроль за утечками и после стро-
ительства. Причиной утечек могут быть не только
Наиболее вероятные места утечек из сборно-монолитных
резервуаров (показаны стрелками)
1—-сборные стенки, 2—монолитное днище, 3—стык в
сборных стенках
дефекты производства работ, но также деформации
оснований, особенно при значительных габаритах со-
оружений. Размеры резервуаров желательно прини-
мать не более 24-36 м или же ставить рядом несколь-
ко сооружений, обеспечив контроль за состоянием
стенок (рис. 6.5). При такой длине отпадает необ-
ходимость в устройстве деформационных швов внутри
сооружений герметичность которых обеспечить в ус-
ловиях агрессивных сред весьма сложно.
У производственников и проектировщиков неред-
ко бытует представление о том, что при выполнении
антикоррозионной защиты уже не обязательны требо-
вания по герметичности резервуара. Между тем, до-
пуская неплотности и сквозные поры в стенках и
днище, мы изменяем условия работы вторичной защи-
ты, которая превращается из «безнапорной» в «напор-
ную» (рис. 6.6).
Наличие одностороннего гидравлического напора
резко увеличивает проницаемость антикоррозионного
покрытия (как футеровки, так и подслоя) ввиду того,
что процессы массопереноса переходят из диффузи-
онной в кинетическую область.
Рис. 6.5
Варианты решения крупногабаритных подземных резерву-
аров
1 — резервуар, 2 — проход между стенками резервуаров
Это ускорение вызывается гидростатическим дав-
лением, достигающим в резервуарах порой более
0,6 атм.
Для железобетонных резервуаров наибольшее
распространение получили два типа вторичной защи-
ты: мастичные и комбинированные футеровочные
(табл. 6.1). Их выбор определяется концентрацией
агрессивных сред, наличием механических нагрузок,
габаритами оборудования.
Днище резервуаров дополнительно защищают
футеровкой. Необходимость такой защиты вызвана
механическими воздействиями, которые могут быть
при эксплуатации сооружений, например при очистке.
В случае грунтовых вод защита резервуара снару-
жи выполняется как для подземных напорных соору-
жений. Следует иметь ввиду, что даже при капилляр-
ной влаге стенки должны быть изолированы с наруж-
ной стороны.
Рис. 6.6
Влияние неплотностей в железобетонных резервуарах на
увеличение проницаемости защитных покрытий
1—железобетон, 2—подслой, 3—футеровка, 4—крупные
поры и трещины
126
Таблица 6.1
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ТИПЫ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
СООРУЖЕНИЙ В СИЛЬНО АГРЕССИВНЫХ ЖИДКИХ СРЕДАХ
Тип покрытий	Материал сооружения	
	Железобетон	Углеродистая сталь
Мастичные или тол-/ стостенные лакокра- сочные	Эпоксидные	Эпоксидные
Жидкие резиновые смеси	Герметики (У-ЗОМ; У-3 МЭС-5; 51-Г-10; У-30 МЭС-10.)	Герметики У-ЗОМ; УЗО МЭС-5; 51-Г-10; У-30 МЭС-10.
Гуммировочные	—	Составы резиновых смесей выбираются согласно [11]
Латексные компози- ции	«Полан»	'«Полан»
Оклеенные	Пластикат, профилирован- ный полиэтилен	Пластикат
Футеровочные (обли- цовочные комбини- рованные)	Подслой (полиизобутилен и АР-) Кирпич или плитка на хим. стойких вяжущих	Подслой (полиизобутилен, резины, полан и Др.) Кирпич или плитка на хим. стойких вяжущих
Предмет особого внимания в закрытых резерву-
арах— перекрытия. При температуре технологичес-
ких растворов ,30-40° С в холодное время года под
перекрытием может быть высокая влажность, а так-
же аэрозоли и пары агрессивных продуктов. Поэтому
требования по плотности бетона и величине защитных
слоев должны быть те же, что и в условиях сильной
степени агрессивного воздействия.
Для уменьшения влажности устанавливают деф-
лекторы, количество и (диаметры которых определя-
ются расчетом.
Со стороны грунта перекрытия должны быть изо-
лированы рулонной гидроизоляцией, если имеется ве-
роятность проникания атмосферных осадков (рис.
6.2).
Защиту сборных плит перекрытий желательно
производить до их монтажа, а в самом перекрытии
предусматривать люки диаметром не менее 800 мм.
Для обеспечения сплошности вторичной защиты в
резервуарах необходимо исключить металлические
детали, нарушающее непроницаемость подслоя (ско-
бы, лестницы).
Что касается штуцеров, то при их выполнении ни
полиэтилен, ни углеродистая сталь мало пригодны.
Предпочтительнее нержавеющая сталь или керами-
ческие вкладыши (рис, 6.7).
СТАЛЬНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ
В отличии от таких элементов зданий как колон-
ны, балки, фермы и др. стальные резервуары являют-
ся листовыми конструкциями. Ввиду большого коли-
чества сварных швов (их протяженность почти в два
раза больше, чем у плоскостных конструкций) для
этих типов сооружений особенно важными вопросами
является химическая стойкость и герметичность лис-
товых соединений в зоне стыков.
Так же как и железобетонные, стальные резерву-
ары выполняются по типовым проектам. По типу изго-
товления они бывают рулонные и полистовой сборки.
При рулонном методе в заводских условиях стен-
ки резервуара сваривают в одно сплошное полотни-
ще, которое затем сворачивают в рулон, имеющий
транспортировочные габариты (до 3,2 м). На месте
з_
Детали защиты резервуаров
1 — закладная из нержавеющей стали, 2 — железобетон,
3 — подслой 4 — футеровка, 5 — разделка хим. стойкой мас-
тикой, 6 — трубопровод, 7 — зачеканка шнуровым асбестом
с битумом, 8— опора для труб.
остается 'развернуть рулон, свалить вертикальный
стык и приварить днище и кровлю. Днище также мо-
жет изготавливаться методом рулонирования (рис.
6.8).
При полистовой Сборке кромки стальных листов'
обрабатываются на заводе, а сварка и дефектоскопия
швов осуществляется на монтажной площадке.
Современные стальцые резервуары достигают
объема более 50 тыс. м3. Наибольший резервуарный
парк используется для нефти и нефтепродуктов. В
качестве защитных покрытий для таких резервуаров
предусмотрены бензо и маслостойкие лаки и краски.
Если к защитным покрытиям предъявляются требова-
ния исключающие накопление статического электри-
чества по поверхности, то они должны кроме того
обладать определенной электропроводностью [32].
Большое количество стальных резервуаров ис-
пользуется для воды. Для питьевого водоснабжения
выбор защиты ограничен материалами, разрешенны-
ми к применению. Главным санитарным врачом.
Весьма интенсивная коррозия резервуаров в вод-
ной среде (до 0,5-0,8 мм/год) имеет место в баках-
аккумуляторах. Их защита выполняется с применени-
ем специальных герметиков, так как лако-красочные
покрытия недолговечны. Герметик легче воды и ис-
пользуется путем разлива по всему зеркалу испаре-
ния. При колебаниях уровня герметик смачивает по-
верхность металла, предохраняя его от коррозии.
Существующие типовые резервуары имеют мно-
гочисленные недостатки, значительно снижающие на-
дежность этих сооружений при действии агрессивных
жидких сред, особенно таких как кислоты, растворы
солей, отработанные стоки.
В листовых конструкциях при деформациях (осо-
бенно при циклах заполнение-опорожнение) возника-
Рис. 6.8
Различные типы стальных резервуаров
а) вертикальные, б) горизонтальные
127
ют усилия, порой приводящие к повреждению лако-
красочных покрытий. В полной мере это относится и к
футеровке, имеющей ограниченную трещинос-той-
кость. Если в конструкции сооружений имеются ребра
жесткости, лестницы, приварные устройства с внут-
ренней стороны, то они нарушают герметичность за-
щитного покрытия.
Кроме того не учитываются дополнительные тре-
бования по увеличению толщины на коррозионный
износ. Поэтому институтом Цниипроектстальконструк-
ция совместно с различными организациями в послед-
ние годы были разработаны специальные типы резер-
вуаров, предназначенные для агрессивных сред, в
них учтено большинство из перечисленных недорабо-
ток. Часть резервуаров предназначена для таких
сред, где достаточно лако-красочных или мастичных
покрытий. Для сильно агрессивных сред, в том числе
серной, соляной и фосфорной кислот разработаны
специальные резервуары (табл. 6.2). Некоторые из
них рассчитаны с учетом требований, предъявляемых
к технологическому оборудованию (9).
В таблице 6.2 также приведены резервуары объ-
емом 10—100 м3, которые изготавливают на заводах
химического машиностроения, относящиеся к техно-
логическому оборудованию и отвечающие в полной
мере требованиям первичной защиты.
Вторичная защита в типовых проектах не раз-
работана— она зависит от характера агрессивности
среды и назначается при привязке.
Для вышеуказанных резервуаров предусмотрены
дополнительные требования по жесткости днища
(предельная деформация не более 1/500, ограничение
«хлопунов»), установка на специальные фундаменты,
позволяющие контролировать утечки, устройство на-
клонной кровли, специальных фартуков, переливных
устройств, штуцеров, люков (диаметром не менее 800
мм) и т. д. (рис. 6.9)
Кроме того к ним предъявляется довольно жест-
кие требования по отклонению предельных геометри-
ческих размеров: максимальное отклонение не долж-
но превышать ±0,5% от номинального диаметра. Ес-
ли такие условия не выполнены листовые конструк-
ции после заполнения подвергаются деформациям,
способным вызвать трещины в футеровке. Происхо-
дит это когда обечайка после сборки в плане пред-
ставляет не круг, а овал, или же имеются отдельные
плоские участки (например в стыковых соединениях).
Допустимость подобных деформаций зависит от того
можно ли эксплуатировать сооружения с трещинами
в футеровке. Для таких сооружений предпочтитель-
нее эластичные защитные покрытия.
Если отсутствуют механические воздействия до-
полнительную футеровку стенок (обечайки) можно не
выполнять.
Что касается днища, то так же как и в железобе-
тоне футеровка является дополнительной защитой
тонкослойного покрытия от механических поврежде-
ний. При этом заводить на вертикальные поверхности
Таблица 6.2
НОМЕНКЛАТУРА СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ ЖИДКИХ АГРЕССИВНЫХ СРЕД
Объем м3	Размеры, м		Толщина стенок и днища мм	Метод изготовления	Тип вторичной защиты	Обозначение емкости или номер типового проекта
	Высота (длина)	Диаметр				
10-63	5,0-10,8	2,0-3,0	6—12	полистовой	любой	ВЭЭ вертикальные эллипсоидными днищами
10-100	4,2 — 14,7	2,0-3,0	6—12		 » 			 » 		ГЭЭ горизонтальные с эллипсоид- ными днищами
10-63	2,6-7,6	2,2—3,2	6—18		 » 			 » 		ВПК вертикальные с плоскими дни- щами и конической крышкой
50, 80, 125, 200, 320, 500, 800, 1250, 2000, 3200	3,0-11,9	4,73-18,9	6—14	рулониро- вание	Лако- краска	ТП 705-5-(0,45-0,54). 89 Вертикальные
50, 80, 125, 200, 320, 500	3,0-9,0	4,73-8,53	8—18		 » 		Любой	ТП 705-5-(055-060).89 Вертикальные
	3,0-9,0	4,73		стенки руло- нированием, днище полистовое	— » —	ТП 705-5(018 —024).86 Вертикальные
50, 100, 200	5,96—11,59	3,98—5,78	6	Стенки руло- нированием, днище полистовое	Любой	ТП 705-5-17.84 Вертикальные
128
футеровку следует не менее 300 мм. Дополнительные
требования предъявляются к штуцерам, которые
должны привариваться заподлицо с внутренней по-
верхностью резервуара.
Когда резервуары защищаются штучными хими-
чески стойкими покрытиями необходим их расчет на
устойчивость и совместную работу с корпусом аппара-
та. (См. главу 3).
В стальных резервуарах (в отличии от железобе-
тонных) нарушение герметичности в сварных швах
может отражаться на прочности сооружения. Поэтому
для каждого резервуара должна проводиться специ-
альная работа по дефектоскопии швов, которая ого-
варивается в проектной документации.
6.2. ГАЗООТВОДЯЩИЕ ТРУБЫ.
Вытяжные газоотводящие трубы подразделяются
на несколько типов:
Дымовые—служат для отвода дыма и газовоз-
душных смесей, получаемых при сжигании различных
видов топлива (мазута, газа, угля).
Среда в таких трубах содержит углекислый газ,
окись углерода, триоксид и диоксид серы. Температу-
ра отводящих дымовых газов составляет от 100 до
300° С и более, влажность незначительная.
Газо-дымовые—отводят продукты сжигания топ-
лива, 'используемого в свою очередь для обжига и
плавления различных материалов. Состав газов в та-
ких трубах содержит продукты окисления, входящие в
состав перерабатываемых материалов.
Влажность газов обычно ниже 60%, а температу-
ра от 100 до 300° С.
Вентиляционные трубы — отводят агрессивные
газы, образующиеся в зданиях, сооружениях и обору-
довании. Иногда к ним относят трубы, которые явля-
ются как бы последним звеном технологического про-
цесса и служат для отвода «хвостовых» газов. Тем-
пература в вентиляционных трубах составляет от 30-
40 до 100-200° С, влажность может быть высокой (до
100%). Состав агрессивных газов зависит от харак-
тера технологического процесса.
Трубы можно классифицировать также по мате-
риалу газоотводящих стволов: кирпичные, железобе-
тонные, полимерные, деревянные, стальные. По
функциональному назначению могут быть трубы ТЭС,
ГРЭС, АЭС, котельных установок, сушил, печей и т. д.
Дымовые трубы — наиболее высокие сооруже-
ния, достигающие 300-400 м. Их условия работы от-
личаются изменением характера агрессивных сред по
мере увеличения высоты и сложными климатологи-
ческими воздействиями в виде ветра, перепадов тем-
ператур, осадков, солнечной радиации, а также осо-
бым режимом в зоне окутывания.
На выбор защиты влияют многочисленные пара-
метры: высота, диаметр, температура, относительная
влажность воздуха, его химический состав, точка ро-
сы, возможность образования конденсата по высоте,
скорость движения газа и наличие давления (или
разряжения), изменения условий эксплуатацйи трубы
в течение суток и месяцев и др.
Коррозионное воздействие дымовых газов зави-
сит от их температуры, скорости, вида и состава ис-
пользуемого топлива (газ, мазут, уголь и т. д.), а также
режима работы, свойств золы, высоты трубы.
Основными компонентами продуктов сгорания в
трубах являются окись углерода, водяной пар, диок-
сид серы, оксиды азота, а также твердые частицы
золы (табл. 6.3).
В зависимости от вида топлива содержания SO2
составляет 0,1—0,5% по объему, a SO3 от 0,001—
0,008%. Переход SO3 в H2SO4 начинается при тем-
пературе около 300° С и заканчивается при 200° С,
поэтому в трубе этот газ находится в ассоциирован-
ном состоянии с водяными парами, т. е. представлен в
виде серной кислоты.
Что касается SO2, то он содержится почти во всех
видах газов и способен окисляться в SO3 в зависимос-
ти от температуры, а также состава воздуха.
Снижение температуры дымовых газов приводит
к образованию конденсата, представляющего раствор
серной кислоты. Чем больше в газах сернистых сое-
динений, тем ниже температура точки росы. Считает-
а)	6)	в)
Детали стальных резервуаров
А—опирание на фундаменты
Б — Штуцеры в стенках резервуаров
В — Защита футеровки в зоне крышки
1 — вкладыш из нержавеющей стали или керамика, 2 — разделка швов хим. стойкой мастикой, 3 — штучная футеровка,
4—корпус резервуара, 5—подслой, 6—фланец, 7 — шнуровой асбест с пропиткой жидким стеклом, 8 — стальные опоры
под днище, 9—фундамент, 10 — приварной козырек, 11—крышка резервуара, 12—прокладка.
9 А-289.
129
ся, что при содержании в топливе более 3% серы
конденсат на стенках трубы может быть в виде сер-
ной кислоты концентрацией до 70—8Q%. Поэтому для
каждого виДа труб режим эксплуатации регламенти-
рован температурными режимами (рис. 6.10).
Коррозия в жирпичных и футерованных железо-
бетонных трубах может развиваться и без образова-
ния конденсата на внутренней поверхности. Такое
явление имеет место когда на отдельных участках
трубы возникает давление, вызванное изменением
скорости газа и действием ветра. В этом случае пары
с агрессивными газами могут конденсиррваться не на
поверхности, а в толще футеровки.
• Для обеспечения разряжения верхнюю часть
больших труб выполняют с,диффузором.
Кроме газообразных составляющих и паров воды
значительную(роль на коррозионные процессы оказы-
вают твердые частицы — аэрозоли. Именно аэрозоли,
размером до 100 ,мк, являются центрами, вокруг кото-
рых в первую очередь начинается образование кон-
денсата. Наибольшее их1 количество в виде золы об-
разуется в трубах при использовании угля.
Крупные зольные отложения могут быть исполь-
зованы для првышения долговечности футеровки. С
этой целью искусственно вызывается сульфатизация
золы, т. е. конденсат паров берной кислоты на поверх-
ность осевшей сыпучей золы. Взаимодействие кон-
денсата с щелочными компонентами вызывает обра-
зование продуктов, оказывающих дополнительное со-
противление массопер,еносу. Кроме того, эти слои по-
вышают термическое сопротивление футеровки, что в
свою очередь снижает' возможность появления кон-
денсата.
Разработана классификация • зол и методика их
использования в качестве дополнительной защиты,
суть которой состоит в следующем: образование на
первом этапе сыпучих отложений (за счет регулирова-
ния скорости дымовых газов), затем упрочнение их (за
счет некоторого снижения температуры газов и искус-
ственного образования кислого конденсата), высуши-
вание зольных отложений (150-180° С) и набор ими'
прочности.
Установлено, что при толщине зольных отложе-
ний 5-10 мм газоплотность кирпичной кладки возрас-
I
Рис. 6.10
Зависимость концентрации серной кислоты
на внутренней поверхности трубы от ее
температуры. [10]
тает на 30-40%, коррозионная стойкость в 2-3 раза, а
долговечность не менее чем на 5 лет [12, 13].
Ввиду большой высоты теплообменные характе-
ристики в трубах могут отличаться в 2-3 раза, поэтому
расчет выполняют по зонам, размер которых прини-
мают 10-25 м. В пределах зоны все внутренние пара-
метры газов и наружного воздуха принимаются посто-
янными.
Теплотехнические расчеты труб выполняются по
тем же основным формулам, что и рабчет ограждаю-
щих конструкций с учетом как стационарного так и не
стационарного теплового режима в летний и зимний
периоды года.
Так как основные разрушения в трубе вызваны
образованием конденсата, массообмен рассчитывает-
ся с учетом трех /типов состояний: 1. Температура
насыщения конденсирующихся веществ меньше тем-
пературы газов и температуры поверхности (tr>tCT>
>tHac) при таком режиме в трубе исключается конден-
сация.
2.	Температура насыщения конденсирующихся
веществ меньше температуры габов, йр больше тем-
пературы стенки (tr>tHac>tCT). Образование конденса-
та будет происходить на поверхности.
3.	Температура насыщения конденсирующихся
веществ больше температуры стенки и температуры
Таблица 6.3
ПРИМЕРЫ ПАРАМЕТРОВ ОТВОДЯЩИХ ГАЗОВ ДЛЯ ТИПОВЫХ ТРУБ КОТЕЛЬНЫХ
, ' ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ СТВОЛА ,
Наименование показателей		Железобетон (ТП 907-2-245)		Кирпич (ТП ^07-2-266.87),		Сталь (СТП 907-2-223) газ, твердое топливо
		,	Вид топлива				
		Г аз, твердое топливо	Мазут	Мазут	Г аз	
Температура отво- дящих газов у вхо-	При нормальном режиме	130—150	150	180	150	165
да в трубу, ° С	Максимальная Минимальная	250	250 80 кратковременная	 250 150	250 100	185 130
Точка	росы °C	На 10—20° С ниже нормальной температуры	130	60	50
Агрессивные со- ставляющие, %	SO2	0,2	0,2	—	0,035
к объему	SO3	0,008	0,008	—	—
Содержание влаги, % по объему		17	12	15	7,8
130
газов (tHac>tr>tCT). Конденсация при таких параметрах
будет происходить в объеме дымовых газов.
В зависимости от этих условий для первого слу-
чая расчет массообмена не производится, для второ-
го— проводится определение потока конденсата по
поверхности за счет диффузии. Для третьего случая
количество конденсата, образующегося на поверхнос-
ти, определяется суммарно за счет концентрационной
диффузии и инерционного осаждения капелек тумана
с частицами золы.
С целью исключения конденсатообразования пе-
репад температур по футеровке из кислотоупорного
кирпича рекомендуется принимать равным 80° С, а
температуру внутренней поверхности железобетонно-
го ствола труб не более 100° С. [10]
Особого внимания требует защита верхней части
трубы—так называемая зона окутывания (обволаки-
вания), где выходящие газы могут спускаться по на-
ружной поверхности с подветренной стороны, смеши-
ваясь с осадками и атмосферным воздухом. Размер
зоны окутываемости (или самоокутываемости) зави-
сит от распределения давления в верхней части трубы
(он составляет от 1 до 4 и более диаметров трубы), где
решающую роль играет краевой эффект обтекания.
Имеются конструктивные способы уменьшения
влияния выходящих газов, например устройство зон-
тов (навесов) из химически стойких материалов. Бла-
годаря им газ не опускается сразу на наружную по-
верхность трубы. Считается, что эффективными явля-
ются зонты, диаметр которых в 2—2,5 раза превышает
диаметр выходного отверстия трубы.
Весьма перспективны решения, обеспечивающие
создание восходящего потока по наружной поверх-
ности путем устройства ветровых спойлеров (рис.
6.11). [26]
Железобетонные трубы — широко применяются
для ГРЭС, ТЭС, котельных при высоте более 120 м.
Максимальные высоты железобетонных труб превы-
шают 300 м. В стране эксплуатируется более 10 таких
труб. Ввиду наличия агрессивных сред в трубах требу-
ется защита как бетона, так и арматуры. Наряду с
футеровкой используются газоотводящие стволы из
стали, кремнебетона, полимеров.
При защите штучными кислотоупорными матери-
алами с внутренней стороны ствола выполняется фу-
теровка из кислотоупорного кирпича на кислотоупор-
ной замазке с окисловкой швов. Между железобетон-
ным стволом и футеровкой укладывается теплоизоля-
ция из полужестких плит минеральной ваты на син-
тетическом связующем.
Толщина изоляции определяется расчетом и
обычно составляет от 60 до 100 мм. Так как со време-
нем теплоизоляция деформируется под собственным
весом, устраиваются противоосадочные пояса в виде
консольных выступов из футеровки. [28, 29, 30]
Футеровка по высоте трубы разбита на отдельные
пояса, также опирающиеся на консольные выступы, в
узлах сопряжения которых устанавливаются фасон-
ные слезниковые кирпичи для отвода атмосферных
осадков и конденсата. С той же целью в нижней части
трубы устраивается перекрытие с защитой и сифоном
для его сбора и отвода в кислую канализацию. Оголо-
вок трубы защищают сборными элементами из чугуна
(рис. 6.12).
Наружная поверхность окрашивается химически
стойкими лако-красочными материалами различного
цвета согласно требований гражданской авиации.
Кроме защиты в виде футеровки железобетон-
Рис. 6.11
Конструкции трубы со спе-
циальными устройствами-
спойлерами (турбулизато-
рами) улучшающими ее экс-
плуатационные характерис-
тики.

ный ствол со стороны утеплителя дополнительно
покрывается химически стойкими лако-красочными
составами на основе модифицированных эпоксидных
смол (например эпоксидно-каменноугольных) в 3—4
слоя. [19]
Дополнительная окраска поверхности бетона вы-
звана необходимостью изоляции от контакта с газами,
которые могут проникнуть через неплотности футе-
ровки. Попадающие в пространство между футеров-
кой и оболочкой газы конденсируются и диффундиру-
ют через швы бетонирования даже на наружную по-
верхность, образуя наледи и вызывая коррозию ар-
матуры. [5, 16, 20]
Диффузия газов из трубы через неплотности фу-
теровки к оболочке вызвана как разностью концен-
трации, так и возможным избыточным давлением на
отдельных участках ствола.
При взаимодействии SO2 с цементным камнем
образуются трехкальциевый гидросульфоалюминат с
последующим переходом в двуводный гипс.
В первоначальный период образовавшиеся про-
дукты кольматируют поры и повышают прочность бе-
тона. Затем прочность снижается и при накоплении
более, чем 30% сернистых соединений (в пересчете
на SO3) наступает разрушение.
Скорость коррозии при образовании конденсата
составляет 0,3—5,00 мм/год. В условиях эксплуатации
отмечались разрушения бетона уже через 3—5 лет
[15, 16, 17, 18].
Для железобетона значительную опасность пред-
ставляют и малосернистые газы (газовое топлива),
имеющие температуру 40—60° С. Конденсат, образу-
ющийся в таких трубах под действием температурного
градиента по толщине трубы, мигрирует к наружной
9’
131
Узел 1
120, оо
12Ох<эо
Узел 2
Узел 2
-0/150
Узел 3
U9.45b
Рис. 6.12
Типовая дымовая железобетонная труба высотой 120 м.
1—-кислотоупорный кирпич на кислотоупорной замазке с
окисловкой швов, 2—-теплоизоляция из полужестких плит
минеральной ваты на синтетическом связующем, 3—-желе-
зобетонный ствол трубы, 4—-защитный колпак из легиро-
ванного чугуна, 5—-химически стойкое лако-красочное по-
крытие на эпоксидной основе, 6—-слезник из кислотоупор-
ного кирпича, 7—-кислотоупорный кирпич, 8—-асбестовый
картон 6 = 10 мм, 9—-асбестовая мелочь смоченная в гли-
няном растворе (зачеканка шва), 10— конденсатопровод
из химически стойкой стали, 11—-химически стойкое по-
крытие по типу покрытий полов с непроницаемым подсло-
ем, 12—-разделительная стенка из кислотоупорного кир-
пича.
132
поверхности и вызывает размораживание бетона. Для
исключения этого явления предложены трубы с пода-
чей горячего воздуха (60—90° С) в пространство меж-
ду футеровкой и стволом. Нагретый и подаваемый под
давлением воздух уменьшает фильтрацию газов че-
рез футеровку. Трубы с вентилируемым зазором бо-
лее долговечны, но требуют установки приборов, ре-
гистрирующих температуру и давление, а также до-
полнительный расход электроэнергии.
Имеются решения ВНИПИтеплопроекта по ис-
пользованию естественной вентиляции в зазоре. В
этом случае подогрев воздуха осуществляется отхо-
дящими газами через специальные вставки.
Существенный недостаток труб с футеровкой —
отсутствие визуального контроля за ее состоянием.
Поэтому более надежными являются конструкции
труб, в которых газоотводящий ствол (металл, поли-
мер, кремнебетон) отделен от железобетонной обо-
лочки, что позволяет осуществлять визуальный кон-
троль. Такая конструкция называется «труба в трубе».
Именно такие типы труб часто используются для ТЭС
и ГРЭС, где условия работы более тяжелые, чем в
котельных установках небольшой мощности.
Для внутренней трубы применяется углеродистая,
низколегированная или нержавеющая сталь, а также
кремнебетон.
Конструкция газоотводящего ствола из кремнебе-
тона выполняется в виде многогранника, собранного
из плоских панелей. Жесткость обеспечивается путем
сварки закладных деталей панелей. Стыки герметизи-
рованные асбестовыми шнурами обернутыми во фто-
рпластовую пленку.
Хотя сам кремнебетон обладает высокой хими-
ческой стойкостью, обследованиями установлено, что
он диффузионно проницаем для кислоты. Под дейст-
вием термомассопереноса и капиллярного подсоса
серная кислота может проникать почти на всю тол-
щину панелей (8 см). При наличии арматуры и заклад-
ных деталей из углеродистой стали это вызывает их
интенсивную коррозию и повреждение защитных сло-
ев. Ввиду неудовлетворительного качества изготовле-
ния и монтажа в панелях отмечались трещины, по
которым кислота проникала даже к наружной поверх-
ности. Наличие многочисленных стыковых соедине-
ний и огромная протяженность швов не позволяет
обеспечить их химическую стойкость и герметичность.
Эти и другие недостатки обнаружены при обследова-
нии Ставропольского, Экибастузского и других объек-
тов [2.10].
Одним из прогрессивных направлений в трубо-
строении является применение сборного железобето-
на. Трестами Тепломонтаж и Союзтеплострой были
освоены производство и монтаж сборных железобе-
тонных труб высотой до 60 м. В стране построено уже
более тысячи таких труб. Они предназначены для
котельных, использующих газ и при отсутствии кон-
денсата в стволе.
В качестве защиты с внутренней стороны нано-
сится кислостойкая штукатурка на основе жидкого
стекла с добавками АЦФ или фурилового спирта тол-
щиной 25—-30 мм. Стыковые соединения труб на высо-
копрочных болтах должны защищаться в заводских
условиях эпоксидными покрытиями, а после монтажа
заделываться мелкозернистым бетоном.
При всех преимуществах сборного варианта в
части сокращения монтажа следует признать, что воп-
росы долговечности труб еще требуют окончательной
проработки. Это касается в первую очередь режима
эксплуатации, а также стыковых соединений, которые
порой выполняют без обеспечения требуемой плот-
ности. Это в свою очередь способствует коррозии
арматуры и болтовых соединений.
В стране накоплен большой опыт строительства и
эксплуатации сборных железобетонных труб. В пер-
спективе сборные трубы, очевидно, будут иметь еще
более широкое применение.
Кирпичные трубы многие годы были единствен-
ными сооружениями для удаления дымовых газов. Их
долговечность и химическая стойкость подтверждена
почти столетней успешной эксплуатацией в различ-
ных регионах страны. Уступая в трудоемкости некото-
рым современным материалам, такие трубы при не-
большой высоте по приведенным затратам могут быть
экономичнее стальных или сборных железобетонных,
так как работают независимо от вида топлива. Высота
типовых кирпичных труб от 30 до 120 м, диаметр
1,2н-8,4 м.
Ствол трубы выполняется из кирпича глиняного
полнотелого марки не ниже 125, водопоглощением не
выше 15% и морозостойкостью Мрз = 25. Марка рас-
твора 25-50.
Внутри трубы устраивается футеровка также из
кирпича. Между стволом и футеровкой оставлен воз-
душный зазор 50 мм (рис. 6.13).
Кирпичные трубы могут использоваться также в
качестве вентиляционных для удаления агрессив-
ных газов. Конструкция внутренней футеровки при
этом подбирается в зависимости от состава конден-
сата. [6]
Металлические газоотводящие трубы. Индустри-
альность монтажа, сравнительно небольшая масса,
ремонтопригодность делают металлические трубы
конкурентно способными как с кирпичными, так и
железобетонными. Для небольшой высоты труб раз-
работаны многочисленные типовые решения.
В зависимости от диаметра, высоты, конструктив-
ных требований, района строительства и технико-эко-
номических требований газоотводящие стволы могут
использоваться: внутри железобетонной оболочки; с
опиранием на стальной каркас, отдельностоящие с
анкеровкой к фундаменту или на расчалках.
Температура (до 200°С), образование серной кис-
лоты при использовании высокосернистого топлива,
создают в трубе условия, когда не эффективно ис-
пользовать лако-красочные покрытия.
Поэтому трубы являются, пожалуй, единственным
типом сооружений, в которых часто вообще не выпол-
няется вторичная защита внутренней поверхности.
Толщина ствола при этом принимается на 3 мм боль-
ше расчетной с учетом коррозионного износа (в сред-
нем около 0,1 мм/год). Для обеспечения такой скоро-
сти коррозии предусматриваются мероприятия, огра-
ничивающие количество конденсата. Срок службы
труб рассчитан на 15н-25лет. [22]
Металлические трубы имеют тепловую изоляцию,
расчет которой выполняется из условий обеспечения
перепада температур «газ-стенка» (табл. 6.3) всего
3°С. Тепловая изоляция крепится к трубе с помощью
предварительно приваренных к ней штырей, закреп-
ляется сеткой и снаружи покрывается алюминиевыми
листами толщиной 0,8 мм (рис. 6.14). До устройства
теплоизоляции труба окрашивается снаружи темпера-
туростойкими красками типа КО-814.
Предложенная ВНИПИтеплопроект и другими ор-
ганизациями методика расчета средней скорости кор-
133
розни с учетом тепло- и массопереноса подтверждена
результатами эксплуатации (табл. 6.4).
Вентиляционные газоотводящие трубы в отли-
чие от дымовых обычно имеют меньшую температуру
(до 100—130° С), но характеризуются высокой степе-
нью агрессивности. Состав внутренней среды в таких
трубах зависит от технологии производства и отлича-
ется большим многообразием. Ввиду невысокой тем-
пературы и часто повышенной влажности воздуха в
вентиляционных трубах может образовываться кон-
денсат. Высота вентиляционных труб обычно от 30 до
120—180 м.
• Так же как дымовые газоотводящие и вентиляци-
онные трубы могут выполняться из различных матери-
алов. В зависимости от состава действующих сред
применяются: стали нержавеющие, стали углеродис-
тые с защитными покрытиями, конструкционные поли-
меры, дерево. Как вытяжные могут использоваться
типовые дымовые кирпичные трубы.
Трубы из конструкционных полимерных матери-
алов выполняются с опиранием на металлическую
(реже на железобетонную или кирпичную) башню,
которая и воспринимает все основные виды нагрузок.
Ствол газоотводящей трубы рассчитывается на соб-
ственный вес, монтажные нагрузки и ветровое давле-
ние, действующее в зоне между опорами.
Производство и монтаж труб из этих материалов
освоен производственными трестами и заводами.
Опыт эксплуатации труб из полимеров в течение бо-
лее 25 лет показал их высокую химическую стойкость.
Основное преимущество полимерных труб: неболь-
шая масса, индустриальность монтажа и более низ-
кая (по сравнению с нержавеющими сталями) стои-
мость. [14, 23, 24, 27, 31]
В некоторых средах, например парах хлора и
соляной кислоты, фторосодержащих газах, где даже
нержавеющие стали не обладают химической стой-
костью, полимеры могут успешно эксплуатироваться
длительное время обеспечивая надежную работу со-
оружений. (рис. 6.15)
Основными материалами, используемыми в на-
шей стране в качестве конструкционных газоотводя-
щих труб, являются: фаолит и его модификации, бип-
ластмассы, стекло и углепластики. Могут быть и ком-
бинированные конструкции, например углетекстофа-
олит и др. Выбор типа полимера определяется его
химической стойкостью, температурой, устойчивостью
к атмосферным воздействиям, возможностями изго-
тавляющих организаций, технико-экономическими по-
казателями.
Фаолит и его модификации. Фаолит является
сравнительно «старым» материалом, химические и
физико-механические свойства которого хорошо изу-
чены. [32]
Трубы получают путем нанесения на остнастку
неотвержденной сырой фаолитовой смеси с последу-
ющей приформовкой и термообработкой при темпера-
туре 120—130°С. Текстофаолит, стеклофаолит, угле-
техстофаолит получают путем послойного армирова-
ние. 6.13
Типовая дымовая кирпичная труба высотой 60 м
А) Общий вид и разрез
Б) Детали
1 — кирпич лекальный глиняный марки 100 на цементно-песчаном растворе, 2 — кирпич глиняный пластического пресова-
ния марки 100 на глиноцементном растворе. 3. Воздушный зазор.
134
43-000
Рис. 6.14
Типовая металлическая дымовая труба высотой 45 м
1—ствол трубы из углеродистой стали, 2 — тепловая изо-
ляция из плит минеральной ваты на синтетическом связу-
ющем, 3 — сетка стальная Ф2 мм; 4 — покрывные листы из
алюминия толщиной 0,8 мм, 5 — температуростойкое лако-
красочное покрытие, 6 — бандажи для крепления утепли-
теля.
A
ния фаолита различными материалами: бязь, мит-
каль, стеклоткань (текстофаолит, стеклофаолит),
угольная ткань типа УТМ, «Текарм» и др. (углетек-
стофаолит). Готовое изделие используют в виде сбор-
ных элементов, которые собирают на месте монтажа.
Круглая царга в зависимости от диаметра может сос-
тоять из нескольких частей. Соединение осуществля-
ется на болтах. Поверхности предварительно обраба-
тывают химически стойким бакелитовым лаком. Та-
ким образом, получается клееболтовое соединение.
Каждая царга имеет раструб, через который она опи-
рается самостоятельно на конструкцию башни. В рас-
труб заделывается элемент трубы с зачеканкой сты-
ка. Рис. 6."i5, узел 1, 3.
Химическая стойкость и проницаемость опреде-
ляется маркой фаолита, типом армирования, толщи-
ной конструкции. Первая газоотводяиуая труба из фа-
олита высотой 60 м и диаметром 2,1 м успешно экс-
плуатируется на Урале с 1958 года.
Трубы и газоходы имеют диаметры от 1,2 до 7,0 м.
Они ©переделены с учетом оснастки, имеющейся у
изготовителя. Могут'быть и другие диаметры, размер
которых необходимо предварительно согласовывать.
К настоящему времени в различных агрессивных
средах эксплуатируются более 130 труб диаметром до
7,0 м и высотой от 60 до 180 м [14].
Стеклопластики и углепластики являются наи-
более перспективным материалом для вытяжных
труб, что подтверждается опытом ведущих зарубеж-
ных фирм.
Основное преимущество стеклопластиков — не-
большая масса, возможность заводского изготовле-
ния, химическая стойкость. Предельные размеры труб
определяются возможностью транспортировки же-
лезной дорогой — до 3,2 м.
Химическая стойкость стекло- и углепластиков
определяется типом смолы и армирующего матери-
ала. В основном при заводском изготовлении исполь-
зуют химически стойкие полиэфирные смолы типа
ПН-15, ПН-16, эпоксидные, фенол-эпоксидные.
Конструкция стеклопластиковых труб включает
несколько слоев, каждый из которых выполняет
определенные функции. Они отличаются содержа-
нием смолы и наполнителя. Внутренний слой непо-
средственно контактирует с агрессивной средой, по-
этому он содержит наибольшее количество химичес-
ки стойкого связующего для обеспечения диффузи-
онной непроницаемости. Толщина слоя 1—5 мм.
Средний слой обеспечивает основные прочностные
свойства конструкции при эксплуатации (главным
образом, при транспортировке и монтаже) с тем
чтобы труба сохранила требуемую прочность и жест-
кость.
Наружный слой обеспечивает прочность и атмо-
сферостойкость. Толщина его составляет около 10—
15% общей толщины стеклопластика.
Обычно стекло и углепластик изготавливается на
одном типе смолы. За счет изменения процента на-
полнения армирующим материалом изменяются
функциональные свойства слоев.
Химическая стойкость армированных полимеров
определяется стойкостью как смолы, так и армирую-
щего материала. Поэтому для фторсодержащих сред
применяют угольные ткани. Рис. 6.15.
Изготовление стекло и углепластиковых труб осу-
ществляется методом контактного формования, на-
мотки, прессования и напыления.
135
Бипластмассы — конструкционные материалы,
полученные соединением двух различных материа-
лов: термопластов и реактопластов. Химической стой-
костью обладает внутренний слой (винипласт, поли-
этилен, полипропилен, фторопласт и др.)
Наружный слой обеспечивает прочность трубы.
Для этого слоя применяют стеклопластики на основе
полиэфирной или эпоксидной смолы, которые могут
не обладать высокой химической стойкостью.
Процесс изготовления бипластмасс осуществля-
ется в два этапа: сначала изготавливают внутреннюю
часть трубы путем сварки готовых листов термопла-
ста. На полученную форму наносят стеклопластик
контактным формованием, намоткой или напылени-
ем.
Достоинством бипластмасс является возмож-
ность использования материала, серийно выпускае-
мого промышленностью (винипласт, полипропилен,
фторопласт, полиэтилен), но не пригодного (ввиду
ограниченной толщины и недостаточных физико-ме-
ханических показателей) для самостоятельного изго-
товления крупногабаритных конструктивных изделий.
После упрочнения стеклопластиком получаются
кострукции, удовлетворяющие условиям химической
стойкости, прочности и жесткости.
Гарантированные параметры внутреннего слоя
(воспринимающего коррозионные воздействия) позво-
ляют изготавливать бипластмассы, даже в условиях
строительных площадок. Так в 1991 году трестом Вос-
токхимзащита была изготовлена 3-х ствольная вытяж-
ная вентиляционная труба Абагурской аглофабрики
(диаметр каждого ствола 4,5 м) непосредственно на
месте монтажа.
Методика расчета и конструирования бипласт-
масс разработана Челябинским политехническим ин-
ститутом, и изложена в соответствующих норматив-
Рис. 6.15
Вентиляционная труба из конструкционных полимеров
Узел 1-2. Опирание царг трубы, узел 1, 3 — фаолит
Узел 3-4. Узел соединения царг, узел 2, 4—бипластмасса, стеклопластик.
1 — Стеклофаолит (фаолит), 2 — Герметик, 3 — Уплотнение химически стойкой резиной, 4 — Опорный элемент башни,
5—-Распределительная пластина, 6 — Стеклопластик, 7 — Углепластик, 8 — Прокладка, 9 — Монтажный болт, 10 — Кле-
евое соединение, 11—Термопласт (винипласт, полипропилен), 12 — Стеклопластик, 13 — Опорный элемент из термо-
пласта, 14—Температурный зазор.
136
Таблица 6.4
СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ГАЗООТВОДЯЩИХ СТВОЛОВ [10]
Наименование ТЭС, количество стволов	Высота м	Год ввода в эксплу- атацию	Вид топлива	Номер трубы на объекте	Марки стали		Средняя скорость коррозии мм/год		Примечание
					Ствола	Оголовок	Стволов	Оголовка	
Костромская ГРЭС 4 ствола	250	1972	Мазут	1,4	ВстЗспб	ВстЗспб	0,1	0,15	Оголовки стволов изолированы по пе- риметру
ТЭЦ-23 Мосэнерго 4 ствола	250	1975	Мазут	1	ЮХНДП	Х18Н12Г	0,18	0,77 (1,0)	Оголовки стовлов не изолированы
ТЭЦ-25 Мосэнерго 4 отвода	180	1974—1979	Природный газ	2,3	ВстЗспб	ЮХНДП	0,05	0,14 (0,2)	то же
Новостерлитамакская ТЭЦ- 3 ствола	250	1979	Мазут		юхндп	Х1810Г	0,06	0,17 то же (0,4)	
ных документах (см. главу 3).
Стальные вентиляционные трубы (в отличии от
дымовых) могут применяться с различными типами
вторичной защиты. Так при отсутствии высокой влаж-
ности удаляемого воздуха для слабо и средне агрес-
сивной степени воздействия допустимо использовать
химически стойкие лако-красочные покрытия. [1, 3,
11]
При образовании конденсата в сильно агрессив-
ных средах — гуммирование с. применением жидких
резиновых смесей, полана, сырых резин, эбонитов и
полуэбонитов с последующей вулканизацией или без
нее. В этом случае конструкция газоотводящего ство-
ла должна быть сборной с фланцевыми соединени-
ями. Максимальная длина царг при диаметре до 1 м
составляет всего 2 м. Большие диаметры и длины
определяются возможностями организаций, выполня-
ющих работы по защите, а также транспортными габа-
ритами.
Деревянные газоотводящие (вентиляционные)
трубы ранее довольно широко применялись в различ-
ных отраслях народного хозяйства и особенно в про-
изводствах искусственного волокна. На некоторых
объектах они эксплуатируются еще и в настоящее
время, чем доказали высокую химическую стойкость.
Диаметры труб достигали 5—7 м, а высота более 100
м. Трубы собирались из древесины хвойных пород с
предварительной пропиткой антипиренами и консер-
вирующими составами.
Соединение труб осуществлялось на гвоздях из
нержавеющей стали. Преждевременное разрушение
имело место при некачественной пропитке древеси-
ны, использовании гвоздей из обычной стали вместо
нержавеющей, или изменении состава вытяжных га-
зов.
6.3. КАНАЛЫ И ТОННЕЛИ
Агрессивные продукты используемые в производ-
стве транспортируются через многочисленные трубо-
проводы, прокладываемые в тоннелях или каналах.
Основное отличие между ними в высоте. Соору-
жения до 1500 мм часто условно считаются каналами;
если высота более 1800 мм — тоннелями. Тоннели мо-
гут быть двухпролетными и использоваться кроме
труб для прокладки различных видов коммуникаций
(электричество, связь и т. д.). Рис. 6.16
Сооружения подразделяются на проходные (бо-
лее 1800 мм), полупроходные (1500—1800 мм) и
непроходные (менее 1500 мм).
Как каналы, так и тоннели могут располагаться в
пределах здания (внутрицеховые) или же соединять
предприятия, расположенные порой на значительном
расстоянии (внешние сети).
В последние годы значительная часть каналов и
тоннелей выполняется из сборных железобетонных
элементов в виде лотков, перекрываемых плитами.
Ширина этих элементов может быть от 0,3 до 3,0 м, а
высота от 0,3 до 1,5 м. Для получения большей высоты
лотки устанавливают один на другой, через заклад-
ные элементы.
Высота и габариты сборных тоннелей: высота
2,1—3,6 м, ширина —1,5—4,8 м. Выпускаются тоннели
в виде объемных блоков высотой от 2,1—3,0 м.
Транспортировка жидких агрессивных сред как
по технологическим тоннелям, так и каналам допус-
тима только по трубам (в чем их отличие от ком-
мунальных тоннелей используемых для фекальной
канализации).
Материал труб, их соединения, опирания и укло-
ны определяются составом агрессивных сред. На
практике наиболее часто для этих целей применяются
полимерные или металлические трубы (нержавеющая
сталь, полиэтилен и др.).
Как показывает опыт эксплуатации подобных со-
оружений, как правило, среды, транспортируемые по
трубам, периодически попадают на днище каналов и
тоннелей.
Происходит это по многочисленным причинам, ос-
новными из которых являются нарушения герметич-
ности (ввиду коррозии), температурные деформации,
просадки оснований и т. д.
При отсутствии защиты агрессивные (и токсичные)
среды проникают в грунты и подземные воды, вызывая
их необратимые изменения (См. главу 7). Этому способ-
ствует конструкции сооружений выполняемые в основ-
ном из сборных элементов и имеющие огромное коли-
чество стыков, не обладающих плотностью. Если под
днищем сооружения основание деформируется, то да-
же при выполнении футеровки ее непроницаемость
нарушается. Поэтому жесткое (малоформируемое) ос-
нование одно из основных требований к каналам и
тоннелям с агрессивными трубопроводами. С этой це-
лью под днищем устраивается сплошная бетонная (или
железобетонная) подготовка.
Выбор защиты днища назначается из условий
обеспечения химической стойкости бетона от жидких
137
Рис. 6.16
Конструкции каналов и тоннелей, применяемых для транспортировки агрессивных жидких сред 1, 2, 3, 4—из сборных
железобетонных элементов, 5—с кирпичными стенками, 6 — из сборных комплексных блоков. Конструкции типа 2 и 5
недопустимы в агрессивных средах
сред, транспортируемых по трубам. Для этого исполь-
зуются кислотоупорные керамические плитки на хи-
мически стойкой прослойке (силикатная замазка, це-
ментный раствор, полимеры) с обязательным подсло-
ем (полиизобутилен, гидроизол и др.). Защитная футе-
ровка и подслой заводятся на вертикальные поверх-
ности не менее, чем на 200—300 мм (рис. 6.17)
Рис. 6.17
Защита тоннеля для транспортировки различных агрессив-
ных сред при отсутствии грунтовых вод 1 —защитное лако-
красочное покрытие, 2 — гидроизоляция с защитной стяж-
кой, 3 — облицовка керамической плиткой на химически
стойкой замазке, 4—опоры из химстойкого бетона или
кирпича, 5—лоток, 6 — бетонная подготовка, 7—раздели-
тельный бортик, 8—трубопроводы с растворами щелочей,
9—трубопровод с концентрированными кислотами, 10 —
напорный трубопровод с кислыми стоками.
Стоки, попадающие на дно канала, собираются в
приямки, куда они стекают благодаря уклону. Вели-
чина уклона зависит от вида труб и состава сред, но
не должна быть менее 0,03%—0,01 %
Приямки устанавливаются через 100—150 м (на
внешних сетях) и 50—60 м (при расположении в це-
хах). Приямки по размеру должны обеспечивать, ус-
ловия как для выполнения работ по ревизии и ремон-
ту труб, так и защите. Футеровка приямка должна
заводиться на высоту возможного заполнения при
утечках из труб. Так как приямок работает «под на-
лив» к его первичной защите предъявляются те же
требования что и для резервуаров.
Кроме днища в каналах и тоннелях выполняется
защита плит перекрытий. Используемые типовые пли-
ты обычно не рассчитаны на эксплуатацию в агрес-
сивных условиях. Для защиты используются лако-кра-
сочные покрытия, в том числе и битумные.
Необходимо обеспечение воздухообмена в кана-
лах и тоннелях, так как без вентиляции там могут
скапливаться токсичные и агрессивные газы.
Особое внимание при защите каналов и тоннелей
должны уделяться деформационным швам.
Герметизация и химическая стойкость стыковых
соединений и многочисленных мест сопряжений кана-
лов и тоннелей с элементами зданий (подвалами,
фундаментами под оборудование и т. д.), часто упус-
кается в проектах. Соответственно при строительстве
эти узлы не защищаются, что является одной из при-
чин попадания агрессивные сред в грунты и подзем-
ные воды.
Сложность решения в том, что (в отличии от швов
в полах) для каналов герметизация необходима как
по днищу, так и по стенкам. Для этого требуется
специальные компенсаторы.
138
Трубы, прокладываемые по днищу сооружений
часто устанавливаются на опорные элементы, кото-
рые также должны обладать химической стойкостью.
Для этих целей можно рекомендовать кислотоупор-
ный кирпич или полимербетон.
Нередко трубы устанавливаются и вдоль стен со-
оружений. Особенно часто такие решения встречают-
ся в многофункциональных коллекторах. Если при
этом трубы работают под давлением, то может воз-
никнуть необходимость дополнительной защиты как
поддерживающих устройств, так и стенок сооруже-
ний. Рис. 6.17
При наличии грунтовых вод обеспечение надеж-
ной гидроизоляции является самостоятельной зада-
чей, которая решается как для подземных сооруже-
ний.
ЛИТЕРАТУРА
1.	СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций
от коррозии».
2.	Кирилишин В. П. Кремнебетон. Киев. 1975, 109 стр.
3.	Розенфельд И. Я. Атмосферная коррозия металлов.
М., Академиздат, 1960, 370 стр.
4.	СНиП 2.09.03.65. Сооружения промышленных пред-
приятий
5.	Тринкер Б. Д., Котельников Д. Д., Ковда А. Ю.
Продукты коррозии бетона и процессы разрушения при воз-
действии сернистого газа. Доклады АН СССР сер. «Химия», т.
219, 1974, № 2.
6.	Типовые унифицированные конструктивные элемен-
ты кирпичных дымовых труб. Серия 3.907.2-12.
7.	СНиП 3.05.04-85 Наружные сети и сооружения водо-
снабжения и канализации.
8.	Перкинс Ф. Железобетонные сооружения. Ремонт,
гидроизоляция и защита. Пер. с английского, Стройиздат,
1980. 254 стр.
9.	ОСТ 36-101-83. Аппаратура, резервуары и технологи-
ческие газоходы.
10.	Волков Э. П. Гаврилов, Е. И., Дужих Ф. Т. Газоот-
водящие трубы ТЭС и АЭС. Москва, Энергоатомиздат, 1987.
278 стр.
11.	Защита строительных конструкций и технологичес-
кого оборудования от коррозии. Справочник строителя М.
Строиздат, 1991, 304 стр.
12.	Заседателев И. Б., Дужих Ф. П., Чернов С, Я. Ис-
следование процесса осаждения золы на футеровку дымо-
вой трубы. Конструкция и строительство специальных соору-
жений. М., ВНИПИ Теплопроект, 1981.
13.	Дужих Ф. П., Садакова В. Н., Чернов С. Я. Влияние
зольных отложений на повышение коррозионной стойкости
футеровки дымовых труб. (Конструкции и строительство спе-
циальных сооружений). М., ВНИПИ Теплопроект, 1980.
14.	Радзевич В. Э., Соломатов В. И. Разработка и
изготовление газоотводящих стволов из неметаллических
конструкционных материалов для вытяжных башен. Обзор-
ная информация, ММСС СССР, 1985, 28 стр.
15.	Ковда Э. Ю. Исследование коррозии дымовых желе-
зобетонных труб под влиянием сернистых газов. Диссерта-
ция, 1984.
16.	Тринкер Б. Д., Володина А. Ю. Коррозия бетона под
влиянием сернистого газа. Тезисы докладов (Всесоюзное
научно-техническое совещание. Защита строительных мате-
риалов и конструкций от коррозии). Киев, 1973.
17.	Тринкер Б. Д., Шишков И. А., Ковда Э. Ю. Коррозия
бетона в дымовых железобетонных трубах. Промышленное
строительство, М., 1978, № 8, 39 стр.
18.	Сборные железобетонные конструкции дымовой
трубы. (Канада). Промышленное строительство и инженер-
ные сооружения, 1983, № 3.
19.	Инструкция по противокоррозионной защите и ремо-
ну полимерными материалами дымовых промышленных
труб ВСН 344-75. ММСС СССР.
20.	Шрайдель К. Диффузия и конденсация водяного
пара в ограждающих конструкциях. Пер. с немецкого. М.,
Стройиздат, 1985, 46 стр.
21.	Гранев В. В. К вопросу об унификации инженерных
сооружений. Промышленное строительство № 10, 1990, 11-
13 стр.
22.	Типовой проект 907-2-223 см. Дымовые трубы для
котельных. Н = 30, 35, 45 м.
23.	Plastics Industrial Naws 1991, 37, № 7, 102.
24.	Plastics Industrial Naws 1990, ст. 36, № 6, 83.
25.	Белецкий Б. Ф, Зотов Н. И. Ярославский Л. В.
Конструкции водопроводно-канализационных сооружений.
Справочное пособие. М. Стройиздат, 1989, 447 стр.
26.	6-lnternational chimney Sonference. Brighton —
England may 1988
27.	ASTM D 3299-81. Filament-Wound Glass — Fibev
Reinfonced. Polyeste chemical-Ressistant Tanks.
28.	Труба дымовая железобетонная H= 120 м, Д = 5,4 м
ТП 907-2-245
29.	Лебедев В. Г, Железобетонные дымовые трубы.
«Монтажный и специальные работы в строительстве». № 11,
12, 1992, стр. 14-18.
30.	Тринкер Б. Д.( Тринкер А. Б. Надежность и долговеч-
ность высотных сооружений из монолитного железобетона.
«Монтажные и специальные работы в строительстве»
№№ 11, 12, 1992, стр. 19-22.
31.	Георгиевский О. В. Применение вытяжных труб из
стеклопластиков зарубежом. ЦИНИС Госстроя СССР. Стро-
ительство и архитектура. Зарубежный опыт, М., 1974, Серия
VIII, в. 20.
32.	Гост 1510-84. Нефть и нефтепродукты. Маркировка,
упаковка, транспортирование и хранение
33.	Егоров Н. А. Фаолит и его применение в химической
промышленности. Госхимиздат. 1956.
139
ГЛАВА 7
ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ и экология
Многочисленные проблемы коррозии и защиты
материалов, а также конструкций нельзя рассматри-
вать лишь применительно к их химическому взаимо-
действию со средой или снижением долговечности
зданий и сооружений. Большинство жидких, твердых
и газообразных продуктов, являющихся агрессивными
к строительным материалам, представляют опасность
и для окружающей среды. Последствия этой опаснос-
ти в должной мере не учитываются до настоящего
времени.
Еще в 1990 году на московском форуме по ок-
ружающей среде отмечалось, что «сегодня угроза
экологической катастрофы превышает атомную».
Экологическая культура только-только начинает вне-
дряться в сознание инженерной общественности, а
построенные еще 10—20 лет назад десятки тысяч
предприятий (не говоря о более старых), не отвечают
элементарным требованиям по охране окружающей
среды.
Нарушение природного равновесия вследствии
техногенного изменения состава атмосферы, воды и
почвы привело к вымиранию лесов и целых биологи-
ческих видов, изменениям климата, разрушению озо-
нового слоя, кислотным дождям, эрозии почв.
В пищевых продуктах содержатся пестициды и
другие вещества вредные для человека. Поэтому оп-
ределенный процент населения в промышленных рай-
онах страдает иммунодефицитом, аллергией.
Уже сейчас вода из 75% рек, озер и некоторых
других водоемов не соответствует стандартам на пи-
тьевую воду.
Это и не удивительно, если учесть, что 90% про-
мышленных стоков не отвечают современным требо-
ваниям санитаных норм, а степень очистки газов в
дымовых и вентиляционных трубах промышленных
городов составляет лишь 10—20%.
Достоянием общественности только теперь стано-
вятся многие факты загрязнения окружающей среды
и последствия этих загрязнений для среды обитания.
Здания, сооружения, оборудования и коммуникации,
с агрессивными и токсичными средами являются да-
леко не последними по своему «вкладу» в загрязне-
ния (рис. 7.1).
Проблемы коррозии и экологии неразрывно свя-
заны между собой.
С одной стороны загрязнения атмосферы (и под-
земных вод) являются источниками повышенной кор-
розионной опасности для материалов из которых вы-
полнены здания и сооружения. Скорость коррозии в
атмосфере промышленных городов и предприятий в
сотни раз выше, чем в сельской местности. [14]
Последствия от загрязнений приводят к увеличе-
нию потерь металла, повреждениям фасадов зданий,
разрушениям архитектурных памятников. Они как бы
на виду и их можно даже подсчитать при учете эконо-
мических последствий от загрязнения атмосферы.
Осадки и твердые частицы попадают в грунты и в
зависимости от свойств последних изменяют их физи-
ко-химический состав. Учесть коррозионное влияние
на подземные конструкции от осадков уже сложнее и
систематизированных данных по этому вопросу пока
немного.
С другой стороны проблема связана с последст-
вие. 7.1.
Некоторые источники техногенного загрязнения окружающей среды на промышленных площадках:
1. Склады сыпучих материалов; 2. Резервуары и емкости; 3. Вытяжные вентиляционные системы зданий; 4. Открытые
площадки под емкости с жидкими средами; 5. Этажерки и отдельно стоящее открытое оборудование; 6. Градирни;
7. Вытяжные дымовые и вентиляционные трубы; 8. Подземные коммуникационные системы (лотки, трубы, тоннели).
140
виями утечек из многочисленных сооружений,
трубопроводов, а также полов промышленных зда-
ний, в грунты и подземные воды.
Считается, что потери нефти и нефтепродуктов (в
значительной степени вызванные коррозией) состав-
ляют не менее 7% от всей добычи. Что касается
потерь из сооружений с кислотами, солями, сточными
агрессивными водами, то такие данные отсутствуют.
Экономический ущерб от потерь будет заключаться
не только в «недополучении» каких-то продуктов, но
главным образом в затратах на ликвидацию последст-
вий загрязнений окружающей среды.
Ввиду значительного износа основных фондов,
достигающего по отдельным отраслям 75—80%, и
соответственно повышения вероятности поврежде-
ний (в первую очередь в агрессивных средах) эти
проблемы будут год от года все более актуальными.
[27, 28]
7.1.	АТМОСФЕРНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
В соответствии с системой принятой для многих
промышленных стран загрязнением атмосферы счи-
тается прямое или косвенное введение в нее любого
вещества в таком количестве, которое воздействует
на качество и состав наружного воздуха, нанося вред
людям, живой и неживой природе, строительным ма-
териалам, природным ресурсам—всей окружающей
среде [6, 15].
Из многочисленных веществ, загрязняющих атмо-
сферу, мы остановимся лишь на тех, которые ускоря-
ют развитие коррозионных процессов и описаны в
главе 1.
Применительно к промышленным предприятиям
источники загрязнения могут быть классифицированы
по различным параметрам, например по назначению:
а) технологические газы, выбрасываемые в атмосфе-
ру после улавливания (адсорберы, скрубберы, реку-
ператоры, вакуумные фильтры); б) вентиляционные
выбросы — местные отсосы от оборудования и обще-
обменной вентиляции. По месту расположения: а) вы-
сотные (вытяжные трубы), а также трубы, удаляющие
загрязнения на высоту, превышающую 2,5 высотой
здания (Нзд.); б) низкие, расположенные в зоне с
высотой менее 2,5 Нзд. (вытяжные шахты с зонтами,
дефлекторы, крышные вентиляторы); в) наземные—
находящиеся за пределами зданий вблизи земной
поверхности. К ним относятся: открыто расположен-
ное оборудование, колодцы канализации, градирни,
сушильные башни. По геометрической форме: а) то-
чечные (трубы, шахты); б) линейные (аэрационные
фонари, открытые оконные проемы при ленточном
остеклении). По режиму работы: непрерывного, пери-
одического, залпового действия. По дальности рас-
пространения: а) внутриплощадочные (выбросы обще-
обменной и местной вентиляции); б) внешнеплоща-
дочные (трубы), когда выбрасываемые загрязнения
могут создать высокие концентрации (превышающие
или равные ПДК) на значительном удалении.
Выделяющиеся газы, аэрозоли и твердые части-
цы рассеиваются в атмосфере и распространяются по
площадке в зависимости от скорости ветра, направле-
ния воздушного потока, высоты выбросов и наличия
расположенных рядом соседних зданий и сооружений
(рис. 7.2).
Для зданий решающее влияние на распростране-
ние оказывает ветер. При его воздействии на навет-
ренной стороне создается избыточное давление, а на
заветренной — разряжение (см. главу 5). Перед здани-
ем скорость воздушного потока уменьшается и кине-
тическая энергия преобразуется в энергию давления.
Скорость ветра над покрытием и с торцов больше,
чем перед зданием. С заветренной стороны образует-
ся зона аэродинамической тени, где в наибольшей
степени происходит накопление агрессивных газов и
Рис. 7.2.
Зоны потоков воздуха с агрессивными газами и твердыми продуктами, образующиеся вблизи зданйй и сооружений
различной высоты:
А — одноэтажное здание; Б — 3-х этажное здание; В — высотное сооружение; Г—граница повышенной коррозионной
активности воздуха.
141
пыли, так как эта зона имеет меньший обмен воздуха
с окружающей средой и плохо рассеивается в потоках
ветра. [3,11]
Считается, что максимальная концентрация вред-
ных веществ в приземном воздухе наблюдается на
расстоянии равном 3—5 высоты здания (Н зд). Если по
метровому потоку последовательно расположены не-
сколько зданий, выделяющих агрессивные газы и
твердые продукты, то между ними образуется меж-
корпусная циркуляционная зона, в которой будут со-
держаться выбросы от большинства из этих зданий.
Картина, приведенная на рис. 7.2, характерна для
прямоугольных зданий при длине Ь^10Нзд и ширине
Ь<2,5НЗД.
Существуют специальные методики расчета гра-
ниц зоны аэродинамической тени для зданий различ-
ных геометрических форм и размеров.
По мере удаления от источника выделений кон-
центрация агрессивных газов будет уменьшаться за
счет перемешивания с потоками воздуха. Считается,
что максимальная концентрация на расстоянии от
источника прямо пропорциональна производитель-
ности источника и обратно пропорциональна квадрату
его высоты над землей. Поэтому чем больше количес-
тво вредных веществ, тем выше приходится подни-
Расстояние от основания
труды, м
Рис. 7.3.
Изменение концентрации S02 на завет-
ренной стороне трубы в зависимости от
ее высоты и интенсивности турбулентно-
го перемешивания:
а — высота 120 м; б — высота 90 м;
1—сильная турбулентность;
2 — умеренная турбулентность;
3—слабая турбулентность.
мать трубы (рис. 7.3). Правда, абсолютное количе-
ство вредностей, попадающее в атмосферу, оста-
ется таким же. Недаром существует афоризм,
что «чем выше трубы, тем ниже культура производ-
ства».
Для строительных конструкций значительное кор-
розионное воздействие оказывают не только высот-
ные, но и наземные источники выбросов, т. е. те
газовыделения, которые имеют место внутри зданий
или на открытых этажерках и площадках. Для таких
источников важно обеспечить скорость выхода воз-
духа порядка 5—6 м/с, так как при таких скоростях
капли дождя и снега не попадают в трубы и вытяжные
отверстия. По этой же причине устройство зонтов над
дефлекторами (когда скорость воздуха на выходе
уменьшается) способствует повышению агрессивных
продуктов в приземном слое атмосферы.
Выделяющиеся в атмосферу газы и пыль, как
уже отмечалось в главе 1, начинают взаимодейство-
вать с кислородом и влагой воздуха. Образуются мно-
гочисленные химические соединения, из которых наи-
большую коррозионную опасность представляют ди-
оксид серы, сульфаты, оксиды азота, хлориды, хлор,
хлористый водород, сероводород, диоксид углерода,
озон. Время их пребывания в атмосфере является
важным показателем оценки коррозионной опасности
[1, 4, 6] (табл. 7.1). Оно может быть сокращено за счет
вымывания осадками (дождь, снег).
Таблица 7.1
ВРЕМЯ ПРЕБЫВАНИЯ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ
Элемент или соединение	Формула	Среднее время пребывания в атмосфере
Азот	N2	106—2 х 107 лет
Диоксид углерода	СО2	5—10 лет
Озон	О2	0,3—2 года
Диоксид азота	no2	8—11 лет
Вода	Н2О	10 суток
Сульфат ион	sor	10 суток
Оксид азота	NO	9 суток
Диоксид серы*	SO2	2—4 суток
Сероводород	H2S	0,5—4 суток
Примечание: количество диоксида серы в атмосфере в
течение суток сокращается наполовину.
Атмосферу, в которую попадают вредные газы,
аэрозоли и пыль иногда рассматривают как огромную
окислительную систему с высоким содержанием кис-
лорода. Соединения, образующиеся в атмосфере,
превращаются в долгоживущие, например СО2 или же
способны участвовать в химических превращениях с
образованием кислот (оксиды азота и серы), удаля-
емых из атмосферы с осадками. В этих превращениях
наряду с кислородом участвует озон, гидроксильный
радикал ОН, нитрат-ион NO3-, а также другие сое-
динения и аэрозоли.
Оксиды азота и диоксид серы под влиянием гид-
роксильных радикалов, озона при взаимодействии с
влагой воздуха превращаются в растворы азотной и
серной кислоты, Установлено, что 25—30% SO2 и 15—
25% NO2 переносятся ветрами от промышленных зон
на расстояние более 200 км и выпадают вместе с
осадками в виде так называемых кислотных дождей.
Для формирования кислотного дождя большую
роль играют аэрозольные частицы, которые соединя-
ются с жидкой фазой, образуя дождевые капли, кото-
142
рые поглощают диоксиды серы и азота. В свою оче-
редь аэрозольные частицы представляют сажу, ко-
поть, продукты неполного сгорания топлива. Составы
кислотных дождей могут значительно отличаться в
зависимости от концентрации ионов сульфата, нит-
рита, хлоридов водородного показателя PH (табл. 7.2).
Считается, что кислотные дожди на 2/3 вызыва-
ются диоксидом серы и на 1/3 оксидами азота. Так как
при нормальных условиях дождевая вода (содержа-
щая растворенный диоксид углерода, образующий
угольную кислоту) может иметь PH = 5.6, то кислотны-
ми приняты осадки с PH меньше 5.6
Зафиксированны кислотные дожди с PH =4, 3.5 и
даже 1.5. Их опасность усугубуляется тем, что выпа-
дать они могут на значительном удалении от источ-
ника загрязнений, разрушая жилые здания, истори-
ческие памятники, сельскохозяйственные строения,
снижая урожайность, вызывая болезни лесов, изме-
няя геохимический состав водоемов [16].
Что касается твердых сред, то их мощными тех-
ногенными источниками являются металлургические
и горно-обогатительные предприятия, производства
удобрений. В сутки на 1 м2 поверхности таких пред-
приятий может выпадать до 4 грамм пыли. Радиус
пылевыделения от предприятий достигает 2—3 км, а
содержание сернистых соединений в пыли 0,2—0,4%.
Распространение пылевидных частиц также как и
газовых зависит от направления ветра. Поэтому зда-
ния, сооружения, открытое оборудование, попадаю-
щее в розу ветров с наветренной стороны от источ-
ников выделений будут подвергаться агрессивным
воздействиям [3] (рис. 7.4).
Загрязнения на промышленных предприятиях
превращают верхний слой грунтов по существу в
смесь почв с аэрозолями, толщина которого достигает
десятков сантиметров даже на значительном удале-
нии [31].
При проектировании защиты от коррозии отдель-
ные данные по агрессивным составляющим атмосфе-
ры можно использовать из специального раздела про-
ектной документации — «Охрана окружающей среды»
если такой раздел разработан для промышленной
площадки (32).
Особую опасность для окружающей природы и
подземных строительных конструкций представляют
твердые бытовые и производственные отходы. Их
влияние на окружающую среду зависит от содержа-
ния водорастворимых составляющих и химического
состава.
Отходы накапливающиеся на промышленных
объектах вызывают сложные проблемы с их утилиза-
цией и использованием. Типичным примером являют-
ся склады золы и шлака, удобрений, шахтные выра-
ботки, шламонакопители, продукты образующихся от
гальванических и травильных производств. Например,
в отвалах ТЭС могут находиться такие токсичные
продукты, как мышьяк, кадмий, хром, свинец, молиб-
ден. Шламы, полученные с гальванических цехов, со-
держат цианиды, мышьяк, 3-х и 6-и валентный хром.
Атмосферные осадки или поверхностные воды,
просачиваясь через толщу твердых продуктов, рас-
творяют и переносят агрессивные и токсичные вещес-
тва в нижелажащие горизонты. Затем они перемеща-
ются как и жидкие среды.	i
Изменения химического состава подземных вод,
расположенных под отвалами твердых отходов, могут
прослеживаться до 1—1,5 км. Известны случаи ава-
рий подземных коммуникаций, вызванные коррозией
подземных трубопроводов, проложенных под откры-
тыми отвалами минеральных удобрений.
К опасным источникам загрязнений относятся
свалки бытовых отходов, а проблема свалок остро
стоит в большинстве городов нашей страны. Склади-
рование съедает полезную площадь, являясь очагом
загрязнения окружающей среды.
Поэтому внимание многих исследователей привле-
чено к разработкам более эффективных способов ути-
лизации отходов, включая извлечение из них ценных
материалов (металла, дерева, полимеров), сжигание,
получение горючих газов за счет процессов гниения и
др. В качестве примера можно привести конструктив-
ные решения наземных свалок, доступных для осмотра
и ремонта, обеспечивающих систему контроля, в кото-
рых предусмотрены мероприятия по уменьшению атмо-
сферной эрозии путем устройства сплошной одерновки.
Кроме того, отходы хранятся спрессованными, что зна-
чительно уменьшает площадь свалок, рассчитанных на
длительный срок. Рис. 7.5.
ДЛя уменьшения влияния твердых отходов важно
исключить их увлажнения атмосферными осадками.
Поэтому сооружения, где происходят погрузо-разгру-
зочные работы и твердые продукты попадают на зем-
лю, следует выполнять с навесами и покрытиями,
обеспечивающими защиту от атмосферных осадков.
Таблица 7.2
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ В НЕКОТОРЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ РАЙОНАХ, МГ/Л [25]
Наименование объекта	Са		Mg		Na		К		НСОз		SO4		С1		Суммарное количество солей		PH	
	ср.	мах.	ср.	мах.	ср.	мах.	ср.	мах.	ср.	мах.	ср.	мах.	ср.	мах.	ср.	мах.	ср.	мах.
Березняки	3,7	11,5	1,6	3,6	1,7	11,8	1,2	2,6	3,6	28,1	14,1	36,8	4,6	8,5	30	64	5,9	3,9
Челябинск	12,3	37	3,5	9,4	4,0	11,4	2,1	12,3	28,6	64,7	20,4	49,8	5,0	15,6	76	141	6,7	5,4
Магнитогорск	8	22	2,5	9,0	2,6	6,5	1,2	2,8	18,9	47,3	13,0	49,6	3,2	5,4	50	137	6,5	5,3
Уфа	4,3	14,6	1,3	4,0	3,0	15,1	1,0	3,1	6,5	25,4	11,6	31,6	3,3	11,8	81	68	6,2	4,4
Белорецк	12,0	39,0	5,9	10,8	2,3	6,0	1,4	3,0	21,9	45,5	28,7	33,6	4,4	9,4	81	204	6,2	6,7
143
Рис. 7.4.
Условная схема распространения влаги и агрессивных выбросов на промышленной площадке:
1 — градирни; 2 — вытяжные трубы небольшой высоты; 3 — «Роза ветров».
7.2.	Загрязнения грунтов,
обводнение площадок, изменения
состава подземных вод.
Жидкие агрессивные среды являются основными
источниками загрязнения грунтов и подземных вод.
Ими могут быть подземные и надземные наливные
сооружения: резервуары, поддоны, трубопроводы, ка-
нализационные колодцы, коллекторы, каналы. Налив-
ными конструкциями часто являются многочисленные
лотки, приямки, зумфы, а нередко и полы, располо-
женные на грунте в производствах с мокрыми тех-
нологическими процессами.
Продукты попадающие из оборудования в под-
земные воды, могут быть причиной инфекционных
болезней (брюшной тиф, холера, амебная дизентерия
и др.), а также влиять на генетические факторы,
которые в свою очередь отражаются на наследствен-
ности.
Вопросы влияния техногенных загрязнений на
здоровье людей являются предметом геогигиенистов.
В то же время инженеры-строители, проектировщики
и эксплуатационники должны знать, что наливные
сооружения и трубопроводы с агрессивными продук-
тами являются одним из источников загрязнений и
потому требуют самого серьезного внимания. Неда-
ром в США в некоторых штатах уже с 1985 года принят
закон, согласно которому все подземные резервуары
должны иметь надежную облицовку, чтобы исклю-
чить утечки жидких веществ или же оборудоваться
системой постоянного автоматизированного контроля
для своевременного обнаружения таких утечек. Там
же стала интенсивно внедряться система прогнозиро-
вания опасности загрязнений подземных вод с ис-
пользованием ЭВМ [29 33].
В отечественной практике отмечаются, участив-
шиеся аварии наливных подземных сооружений,
лишь некоторые из них доведены до общественности.
Значительное количество случаев связано с повреж-
дениями канализационных коллекторов, где 60% всех
аварий вызваны коррозией бетона и арматуры [34].
Чем ближе подземные воды расположены к по-
верхности, тем в большей степени они подвергнуты
Рис. 7.5.
Некоторые конструктивные решения но уменьшению опас-
ного влияния на подземные воды твердых продуктов: [18]
1 — слой растительного грунта; 2— слой утрамбованной
глины 0,6 м; 3 — твердые продукты (ил, бытовые отходы и
т. д.); 4 — дренирующий слой; 5 — контрольные детекторы
для выявления утечек; 6 — система труб на очистные
сооружения; 7 — контрольная скважина; 8—водонепрони-
цаемая пленка; 9—специально подготовленное основа-
ние.
144
загрязнению, т. к. верхний слой является слоем актив-
ного водообмена. Именно верхний слой связан как с
поверхностными, так и атмосферными водами. В этом
слое более высокие скорости фильтрации чем в воде
глубоких горизонтов, поэтому он является наиболее
уязвимым для токсичных и агрессивных продуктов,
попадающих из источника выделений.
Кроме того в нашей стране около 70% городов
используют питьевую воду из подземных горизонтов.
По данным Американского института нефти от 40
до 75% из почти четырех млн. обследованных подзем-
ных резервуаров для промышленных отходов, рас-
положенных на территории страны имели утечки неф-
тепродуктов.
Ревизии, выполненные в США в 1984 году отдела-
ми водоснабжения штата Калифорния, показали, что в
среднем до 10% воды не доходит до потребителя [33].
Об огромных потерях воды в нашей стране при ее
транспортировке и все увеличивающемся сбросе сто-
чных вод можно судить по следующим цифрам
(млрд, м3): [36]
	1985	1988	% увеличения
Забор воды из источников	330	344	102
Потери воды при транспорти- ровке	43	51	117
Сброшено загрязненных сточ- ных вод	16	29	180
Таким образом, огромное количество воды ухо-
дит в грунты и подземные воды, вызывая обводнение
площадок. Не меньший процент утечек происходит
при транспортировке сточных вод, многие из которых
обладают высокой степенью агрессивности к матери-
алам из которых выполнены коллекторы, резервуары,
трубы.
В то же время существующие нормативы раз-
решают не только терять воду, но и соответственно
допускают поступления подземных вод (табл. 7.3) в
трубопроводы.
Таблица 7.3
ДОПУСТИМЫЕ УТЕЧКИ М3/СУТ. ИЗ РАЗЛИЧНЫХ
ТРУБОПРОВОДОВ НА 1 КМ ДЛИНЫ
..	Диаметр труб в мм
Материал	м мм?
труб	150	200	300	400	500	600
Керамика	7	12	18	21	23	23
Бетон, железобетон, асбестобетон	7	20	26	32	36	40
Полихлорвинил с рас- трубными соединени- ями	1,15	1,4	1,6	2,0	2,2	2,4
Чугунные с герметиза- цией стыков	1,05	—	—	—	—	0
Многие промышленные производства, особенно в
черной металлургии, химии, горно-добывающей про-
мышленности, потребляют значительное количество
воды на единицу продукции. Под землей размещают-
ся многочисленные коммуникации, которые на хими-
ческих предприятиях занимают до 20% всей террито-
рии, располагаются десятки километров труб, по кото-
рым перекачиваются тысячи кубометров агрессивных
Таблица 7.4
ОБЪЕМ СТОКОВ И ПЛОТНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ
КОММУНИКАЦИЙ ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ОТРАСЛЕЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ [35]
Показатели	ЕД- изм.	Хлорорганика	Азотная	Нефте- химия
Расход оборотной воды	м3/час	26-32х 103	37-50 х 103	35 х 103
То же, на 1 га территории	м3/час га	150 - 600	500-600	400
Протяженность сетей	км	12-35	11-18	14
То же, на 1 га территории	м/га	118-142	130-174	155
и токсичных продуктов. (Табл. 7.4).
Утечки из сооружений и коммуникаций приводят
к обводнению площадок со скоростью до 1 м в год.
Подтопление чаще всего имеет место в слабопроница-
емых грунтах. При наличии мощных источников оно
наблюдается в песчаных и скальных грунтах.
На промышленных площадках имеются и другие
источники повышения уровня подземных вод. Высо-
кая плотность застройки (до 70—80%) приводит к
нарушению равновесия в зоне аэрации, так как зда-
ния, сооружения и проезжая часть дорог уменьшают
естественное испарение в атмосферу из этой зоны.
Происходит так называемое «затенение поверхнос-
ти».
При перемещении к «дневной поверхности» водя-
ной пар, имеющий более высокую температуру чем
подземные конструкции (разность может достигать
5—7° С), конденсируется под затененной поверхнос-
тью. Влажность при этом возрастает на 10—15%.
Только в результате конденсации под зданием может
накапливаться до 50—100 мм грунтовой воды ежегод-
но.
Обводнение происходит также в результате за-
держки фильтрации просачивающихся атмосферных
осадков частями зданий и сооружений: фундамента-
ми, перекрытиями, ростверками. Создается «барраж-
ный эффект» и влияние на изменение поверхностного
стока.
Сточные воды, циркулирующие в трубопроводах и
сооружениях, делятся на два типа: условно чистые и
сильно загрязненные, причем последние составляют
20—30% от общего количества сточных вод, сбрасы-
ваемых предприятием, (табл. 7.5)
Состав и объем сточных вод отличается огром-
ным разнообразием в зависимости от типа производ-
ства. Даже внутри одного цеха, отделения, участка
они могут изменяться от не агрессивных до сильно
агрессивных.
Коррозионная, токсическая или другая опасность
загрязнения подземных вод определяется по следую-
щим показателям [8]:
1.	Характер загрязнений: минеральные, органи-
ческие вещества, ядовитые, бактериальные, смеси в
различных сочетаниях.
2.	По объему поступлений в сооружения и режи-
му эксплуатации до 100 м3 — малый объем отходов.
Очень большое количество — более 1000 мЪ'сутки.
3.	По фазово-дисперсному состоянию: от грубо
дисперсных (частицы 0,1 мм) до веществ в коллоид-
ном состоянии частицы 0,1—0,001 мкм.
4.	По количеству нерастворенных загрязняющих
веществ: условно частые и высокозагрязненные.
10 А-289.
145
Таблица 7.5
СОСТАВ ПРОМЫШЛЕННЫХ сточных ВОД
Наименование среды	Вид среды		Содержание в г/л или %
Производ- ственные стоки	Промывные воды	Хромосодержащие Цианосодержащие Фторосодержащие	до 5 г/л
		Кислотощелочные с органическими примесями	до 50 г/л
	Отработанные растворы	Хромосодержащие Цинкосодержащие Фторосодержащие Кислые С органическими примесями Щелочные	10-350 г/л 50-160 г/л 10-300 г/л 10-300 г/л свыше 50 г/л свыше 100 г/л
Растворы реагентных хозяйств	Коагулянты: А12(О4)3; Fe2(SO4)3; FeCl3 Реагенты: Na2CO3; NaCl; NaHSO3; NaCl; H2SO4 и др.		до 30%
5.	По концентрации растворенных в воде веществ
(содержание солей) г/л:
пресные	—	до	1
слабоминерализованные	—	до	3
минерализованные	—	до	5
высокоминерализованные	— до 10.
Сточные воды с содержанием солей более 10 г/л
считаются рассолами.
6.	По агрессивности сточные воды могут быть:
нейтральными — рН = 6,5—8;	слабокислыми с
pH = 6,5—6,0; слабощелочными — pH = 8—9.
7.	По стойкости загрязняющие вещества: очень
стойкие — время распада 10 лет; стойкие — время
распада 1—10 лет; нестойкие — время распада 1 ме-
сяц— 1 год; весьма нестойкие — время распада 1 ме-
сяц.
8.	По токсичности все вещества делятся на 4
класса: 1 класс — чрезвычайно опасные, 2 класс —
высокоопасные, 3 класс — умеренноопасные, 4
класс — малоопасные.
Наиболее сложными при выборе защиты соору-
жений являются стоки, обладающие агрессивным воз-
действием на материал и сильно токсичным действи-
ем на живую природу. При таком сочетании сооруже-
ния необходимо выполнять из стали или полимеров с
обязательным контролем за утечками в процессе экс-
плуатации, а сами растворы хранить в специальных
контейнерах.
В настоящее время появились документы, рег-
ламентирующие проектирование наливных сооруже-
ний, в которых могут быть одновременно как агрес-
сивные, так и токсичные среды [2, 8, 23, 24].
Ввиду того, что такие сооружения являются объ-
ектами повышенной опасности для окружающей при-
роды перед их применением необходима информация
по характеру и составу грунтов и подземных вод,
залегающих ниже уровня заложения, включая мощ-
ность слоя, наличие слабо проницаемых пород. При
этом особенно велика экологическая опасность для
подземных вод, используемых в качестве водозабо-
ров. Поэтому существует специальная методика, со-
гласно которой определяется уязвимость водоносных
горизонтов в случае утечек из сооружений [9].
146
Наливные подземные сооружения с кислотой,
щелочью, концентрированными солями эксплуатиру-
ются на многих предприятиях. Их номенклатура и
типоразмеры отличаются большим разнообразием, а
утечки кроме коррозионного воздействия на строи-
тельные материалы, способны вызывать деструкцию
грунтов оснований и химическое пучение.
При взаимодействии серной кислоты с элювиаль-
ными глинами, содержащими скислы алюминия и же-
леза, образуются сернокислотные соли с большим
количеством кристаллизационной воды. При этом на-
бухание достигает 50—75%, а величина давления,
создаваемого деструкцией (давление набухания),
10—20 МПа.
Наибольшей химической активностью обладают
лессовидные суглинки, бентонитовая и каолиновая
глины. Наименьшей — песчаные грунты. Процессы
опасны тем, что появляются не сразу. «Скрытый пери-
од» протекает порой 5—10 лет.
На многих предприятиях, связанных с получением
и переработкой кислот, пучение грунтов приводит к
деформациям железнодорожных путей, полов, ко-
лонн и других строительных конструкций.
Щелочи активно взаимодействуют с гипсом, ан-
гидридом, разрушают глинистые материалы, раство-
ряют аморфный кремнезем, гидроокислы железа и
алюминия. Концентрированные щелочи вызывают на-
бухание суглинков. Опасность воздействия кислот и
щелочей состоит также в том, что после первичного
взаимодействия при их замачивании происходит до-
полнительный прирост объема в 2—2,5 раза (вторич-
ное замачивание). [7, 20, 21, 22].
Действие на грунты оснований растворов, различ-
них солей (сульфатов, нитратов, хлоридов и др.) зави-
сит от их концентрации. Следствием взаимодействия
солей с грунтом могут быть (в зависимости от геохими-
ческого состава грунтов): набухание, повышение сжи-
маемости, неравномерные осадки сооружений. Раз-
рушают грунты не только кислые и щелочные рас-
творы. Спирты, углеводороды при интенсивном воз-
действии на глинистые грунты выносят из них алюми-
натные и другие составляющие, снижая несущую спо-
собность.
Некоторые жидкие среды, не взаимодействую-
щие с грунтами, хорошо через них фильтруют и спо-
собны ускорить диффузионное проникание к водонос-
ным горизонтам. [19]
Таким образом, утечки большинства жидких сред
из наливных сооружений приводят к отрицательным
последствиям: кислоты, щелочи и их соли влияют на
несущую способность грунтов оснований и ускоряют
коррозионный процесс в бетоне, железобетоне, ме-
талле. Нефтепродукты повышают проницаемость
грунтов, а при накоплении в значительном количестве
способствуют возгоранию или взрыву. Последствия
попадания в грунты и грунтовые воды токсичных и
бактерицидных сред могут явиться причиной отравле-
ний или заболеваний среди животных и людей. Даже
питьевая вода при постоянных утечках приводит к
обводнению площадок, а при наличии просадочных
грунтов вызывает деформации зданий и сооружений.
7.3.	УМЕНЬШЕНИЕ ОПАСНОСТИ
ОТ АГРЕССИВНЫХ И ТОКСИЧНЫХ
ЖИДКИХ СРЕД
В процессе строительства, и эксплуатации про-
мышленных предприятий нарушается естественный
природный баланс и происходят техногенные измене-
ния состава грунтов и подземных вод. Последствия
этих изменений, протекающих ниже уровня земли и
недоступных для обычных методов контроля, могут
проявиться лишь через десятилетия после начала
эксплуатации зданий. Причем формы проявления
весьма разнообразны: от коррозии подземных кон-
струкций и деформаций колонн и стен зданий до
отравления источников питьевого водоснабжения.
Затраты на ликвидацию последствий загрязнений
грунтов и подземных вод настолько велики, что могут
превысить первоначальную стоимость строительства.
Опасность от изменений свойств грунтов усугубляется
тем, что даже при ликвидации источника загрязнений
последствия будут сказываться длительное время.
Уменьшение опасности загрязнений и коррозион-
ного воздействия на окружающую среду может осу-
ществляться различными методами, из которых сле-
дует отметить следующие: использование технологи-
ческих процессов с минимальным потреблением во-
ды; понижение уровня подземных вод; сокращение
протяженности коммуникаций с агрессивными стока-
ми; блокировка сооружений и зданий с размещением
их в самых низких точках площадки; локализация
зоны распространения, устройство противофильтра-
ционных экранов, дренажа, контроль за утечками на
всех этапах процесса и др.. Выбор любого из перечис-
ленных методов требует технико-экономических обо-
снований и тщательных инженерно-геологических
изысканий.
Кроме характеристик самого здания или соору-
жения (включая объем потребления жидких сред,
методов уборки помещений, системы канализации),
необходимы данные о степени обводнения грунтов,
наличии водоносного горизонта, составе грунтов зоны
аэрации, коэффициенте фильтрации грунтов водонос-
ного пласта, величине испарения с поверхности, сос-
таве подземных вод и динамике их изменений.
Для уменьшения влияния агрессивных стоков на
грунты и подземные воды при проектировании необ-
ходимо максимально сокращать протяженность ком-
муникаций или прокладывать их в каналах, на эстака-
дах, надземных опорах, доступных для осмотра. Чем
выше концентрация стоков, тем короче должна быть
трасса, по которой они транспортируются. Экономи-
чески выгоднее располагать сооружения в одном бло-
ке, укрупнять технологические линии и устанавливать
рядом установки для нейтрализации и очистки, неже-
ли перекачивать тысячи кубометров кислоты на мно-
гие километры. По той же причине предпочтительнее
блокировка производств с агрессивными средами в
одном здании.
Водопонижение и профилактические меры по ло-
кализации стоков — наиболее эффективный метод ох-
раны окружающей среды [13,26].
Эти методы выполняют двойную функцию:
а)	обеспечивают водопонижение под зданием
или сооружением. При подземных водах агрессивных
к бетону водопонижение уменьшает степень коррози-
онного воздействия.
б)	Защищают геологическую среду от распро-
странения агрессивных и токсичных продуктов, попа-
дающих в грунты из зданий, сооружений и подземных
коммуникаций.
В промышленном строительстве широкое примене-
ние нашли следующие способы водопонижения: проти-
вофильтрующие завесы, водопонизительные скважи-
ны, дренажи, противофильтрационные экраны.
Первые два эффективны при наличии на неболь-
шой глубине (до 20 м) водоупоров.
Сооружение или здание по периметру отгоражи-
вается траншеей (или скважинами) глубиной обеспе-
чивающей «заанкеривание» или «забуривание» в во-
доупорный слой. Грунт из траншеи выбирают. Вместо
него закачивают (или укладывают) другой материал,
отличающийся низкой проницаемостью, например
глино-цементную пульпу, бетон (рис. 7.6). Затем осу-
ществляется откачка подземных вод из отгорожен-
ного пространства. Противофильтрационные завесы
выполняют методом «стена в грунте» или «струйной
технологией».
Что касается водопонизительных скважин, то они
используются главным образом для снижения уровня
подземных вод на период строительства.
Наиболее распространен для промышленных
предприятий дренаж, с помощью которого можно осу-
ществить водопонижение как целиком по площадке
(общеплощадочный дренаж), так и для отдельного
здания или сооружения (локальный дренаж). Дренаж
может быть профилактический (например под соору-
жениями с агрессивными стоками) и защитный, гори-
зонтальный и вертикальный, линейный, кольцевой,
лучевой, пластовой и др. [17]
Еще одним способом уменьшения влияния жид-
ких сред на грунты и грунтовые воды являются проти-
вофильтрационные экраны. Они устраиваются под
наливными сооружениями в виде сплошного гидро-
изолиционного слоя из специальных утрамбованных
глин, асфальта, полимерных пленок или ткани (геоте-
кстильные мембраны) и др. материалов (рис. 7.7). Для
ответственных сооружений экраны могут быть двух-
слойными. Для улавливания стоков, проникающих че-
рез первый слой экрана между двумя слоями пленок,
устраивается дополнительный дренаж. Под сооруже-
ниями с агрессивными и токсичными стоками целесо-
образно использовать одновременно и экраны и дре-
нажи (рис. 7.8).
Наряду с устройством экранов, дренажа, завес
при эксплуатации должна осуществляться система
контроля за состоянием подземных вод и грунтов. С
этой целью выполняется мониторинг — система инже-
нерных мероприятий по контролю, включающая ус-
тройство скважин, изменение омического сопротивле-
ния грунта, проведение систематических анализов и
т. д. [29, 30, 33]
Комплекс мероприятий по уменьшению влияния
агрессивных сред необходимо осуществлять так же
применительно к зданиям.
Кроме традиционных рекомендаций по уменьше-
нию потребления воды в технологических процессах,
снижению степени агрессивности используемых сред,
сокращению коммуникаций (транспортирующих эти
среды) и т. д. следует отметить некоторые объемно-
планировочные и конструктивные решения по сни-
жению экологической опасности производств для ок-
ружающей среды:
а) Размещение помещений с агрессивными (и ток-
сичными) средами не на отм. +000, а на втором
этаже. Основное достоинство такого решения — визу-
альный контроль за утечками, возможность осущест-
влять сбор стоков и их эвакуацию с перекрытия.
Исключаются недоступные для контроля каналы, лот-
ки и приямки в грунте.
Стоимость здания при этом возрастает, что не
редко является основным тормозом в осуществлении
природоохранных мероприятий.
10
147
2
Противофильтрационная завеса:
1 — противофильтрационная завеса (типа «стена в грунте»); 2—наблюдательные скважины; 3—водопонизительные
скважины; 4—резервуар с агрессивными сточными водами.
расчетный
ВОД.
ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ
БЕТОННОЕ ЛНИЦЕ
ГРАБИМ ИЛИ ЩЕБЕНЬ
ПЕСОК_________________
ХИМ. СТОЙКОЕ ПОЛИМЕРНОЕ
покрытие
ПРОТИВОс^ИЛЬТрА ILHOHH ы и
ЭКРАН
Рис. 7.7.
Трубчатый дренаж наливного резервуара с противофильтрационным экраном:
1—смотровый колодец с задвижкой; 2—трубчатые дрены из химстойкого материала; 3—железобетонный резер-
вуар; 4 — граница противофильтрационного экрана; 5—пристенный дренаж; 6—наблюдательные скважины.
148
РАЗРЕЗ 1-i
РАЗРЕЗ 3-3
Рис. 7.8.
Примеры конструктивных решений наливных сооружений с агрессивными и токсичными средами:
А — при отсутствии подземных вод;
Б — при наличии подземных вод;
В — при расположении наливных сооружений внутри здания и наличии подземных вод;
149
Рис. 7-8
Г — для особо токсичных и агрессивных сред, при отсутствии подземных вод.
В том случае, если по условиям технологии невоз-
можно перевести процесс с агрессивными жидкими
средами на вышележащие отметки, конструктивные
решения должны отличаться от традиционных. Полы в
таких зданиях должны быть сплошными, выполняя
одновременно роль фундаментов под оборудование,
т. е. воспринимать силовые воздействия.
Рис. 7.9.
Склад серной кислоты. Опирание оборудования на сило-
вую плиту:
1 — приямок; 2 — поддон под ж. д. цистерны; 3 — фунда-
менты под резервуары; 4 — лоток; 5 — деформационный
шов; 6 — резервуары под кислоту; 7 — «силовая плита»;
8 — ж. д. цистерны.
Утолщенная (не деформируемая) железобетон-
ная подготовка с надежной антикоррозионной защи-
той, не имеющая многочисленных мест сопряжений
пола с колоннами, фундаментами, трубопроводами,—
наиболее эффективная мера по уменьшению утечек в
грунты. Это подтверждено опытом эксплуатации хи-
мических предприятий.
Силовую плиту можно использовать как внутри
зданий, так и на открытых площадках. Особенно эф-
фективны такие решения при утечках концентриро-
ванных кислот, щелочей, токсичных жидкостей (рис.
7.9, 7.10).
Приведенный краткий перечень мероприятий по
уменьшению влияния сооружений с жидкими агрес-
сивными средами на подземные конструкции, грунты
и водоносные горизонты дает лишь общее представ-
ление о тех возможностях, которыми располагают
проектировщики промышленных предприятий. К со-
жалению лишь незначительная часть из них использу-
ется в строительстве. Думается, что во многом это
вызвано не только более высокой стоимостью, но и
недооценкой тех последствий, к которым приводят
загрязнения окружающей среды. Так как эта пробле-
ма многоплановая, решить ее можно только совмест-
ными усилиями различных специалистов. Поэтому
представляется целесообразным еще на ранних ста-
диях проектирования привлекать к рассмотрению за-
щиты сооружений не только технологов, строителей,
геологов, специалистов по водопроводу и канализа-
ции, защите от коррозии, но и гигиенистов.
150
ПЛАН
Рис. 7.10.
Пример решения поддона под железнодорожные цистерны с агрессивными средами:
1—антикоррозионная защита; 2 — непроницаемая химстойкая изоляция; 3—деревянные шпалы; 4—кислотостойкий
щебень изверженных пород отмытый от загрязнений, просеянный, крупностью 25—70 мм; 5 — железобетонный поддон;
6 — щебень кислотостойкий с пропиткой битумом, толщиной 60—120 мм; 7—-ж. д. цистерны.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Бретшнайдер Б., Курфюст И. Пер. с анг. Охрана
воздушного бассейна от загрязнений. Л., Химия, 1989,
287 стр.
2.	Корниенко Н. В., Балков В. А. О прогнозе агрессив-
ности грунтовых вод потенциально подтопляемых промыш-
ленных площадок. Промышленное строительство № 12, 1984,
16—18 стр.
3.	Михайлуц А. П. Влияние планировочных решений
химических предприятий на загрязнение атмосферного воз-
духа. Промышленное строительство № 8, 1979, 35—37 стр.
4.	Химия окружающей среды. Под ред. Д. о. Бокраса М.,
Химия, 1982, 670 стр.
5.	Соколов В. А., Шевяков В. П., Шульженко С. Н.,
Рекк Е. А. Проблемы антикоррозионной защиты и экологи-
ческой безопасности железобетонных резервуаров. Про-
мышленное строительство № 4, 1991, 9—11 стр.
6.	Защита атмосферы от промышленных загрязнений.
Справочник, пер. с англ., М., Металлургия, 1988, 758 стр.
7.	Рекомендации по учету набухания глинистых грунтов
под воздействием раствора щелочи при проектировании ос-
нований и фундаментов зданий и сооружений, г. Уфа,
НИИПромстройпроект, 1985, 24 стр.
8.	Временные рекомендации по проектированию под-
земных сооружений с агрессивными и токсичными средами
151
с учетом требований экологической безопасности. ММСС
СССР Проектхимзащита, 1991, 79 стр.
9.	Гольберг В. М. Взаимосвязь загрязнения подземных
вод с окружающей природной средой. Л., Гидрометеоиздат,
1987.
10.	Методические рекомендации по прогнозу распро-
странения промстоков в водоносных пластах. М., Водгео,
1974.
11.	Лейкин И. Н. Рассеивание вентиляционных выбро-
сов химических предприятий. М., Химия, 1982, 200 стр.
12.	Сооружения промышленных предприятий. СНиП
2.09.03—85.
13.	Инженерная защита территории от затопления и
подтопления. СНиП 2.06.15—85.
14.	Михайловский Ю. Н. Атмосферная коррозия метал-
лов и методы их защиты. М., Металлургия, 1989, 101 стр.
15.	Батчер С., Чарлсон Р. Введение в химию атмосфе-
ры. (Пер. с англ, под ред. В. П. Тальрозе) М., Мир, 1977,
270 стр.
16.	Зайков Г. Е., Маслов С. А., Рубайло В. Я. Кислотные
дожди и окружающая среда. М., Химия, 1991, 139 стр.
17.	Дегтярев Б. М. Дренаж в промышленном и граждан-
ском строительстве. М., Стройиздат, 1990, 235 стр.
18.	Амос К. Подготовительные мероприятия по очистке
свалок токсичных отходов. Civil ingineering, 1985, № 8,
р. 22—26
19.	Недрига В. П. Инженерная защита подземных вод
от загрязнения промышленными стоками. М. Стройиздат,
1976.
20.	Голанд И. М. Деформации сооружений сернокис-
лотных производств. Промышленное строительство № 1,
1968.
21.	Изменение свойств грунтов под влиянием прироных
и антропогенных воздействий. Сб. научных трудов ПНИИС,
М., Стройиздат, 1981, 132 стр.
22.	Волков Ф. Е. и др. Деформации оснований фунда-
ментов производственных зданий от воздействия щелочных
растворов. Промышленное строительство № 11, 1972.
23.	Полигоны по обезвреживанию и захоронению ток-
сичных промышленных отходов. Основные положения по
проектированию. СНиП 2.01.28—85.
24.	Пособие по проектированию полигонов по обезвре-
живанию и захоронению токсичных промышленных отходов,
к СНиП 2.01.28—85.
25.	Черняева Л. Е. Химический состав атмосферных
осадков. (Урал и Приуралье). Л., Гидрометеоиздат, 1978.
26.	Прогнозы подтопления и расчет дренажных систем
на застраиваемых и застроенных территориях. М., Стройиз-
дат, 1991, 272 стр.
27.	Экологические и коррозионные проблемы при про-
ектировании подземных наливных сооружений с агрессив-
ными средами. Обзорная информация. Серия «Антикоррози-
онные работы в строительстве», ММСС СССР, М., вып.1,
1990, 36 стр.
28.	Экспресс-информация. Борьба с коррозией и защи-
та окружающей среды. (Зарубежный опыт). М., ВНИИОЭНГ,
1988
29.	Protect and monitor groudwater Hibrocarbon Process,
1984, V 63, N10, sec 1, p. 39—41.
30.	Джафек Б. Опасные последствия хранения про-
мышленных отходов в подземных резервуарах. Промышлен-
ное строительство, 1985, № 1, 10—14 стр.
31.	Шемот М. Я. Влияние атмосферных выбросов пред-
приятий черной металлургии и коксохимии. Химия, 1960.
32.	Руководство по составлению раздела «Охрана при-
роды и улучшение окружающей среды градостроительными
средствами». М., Стройиздат, 1982.
33.	Kempa Е. S., Lodrczok A. Migration of soluble and
components a tip to gradwater Water and technology 1966, 20
N 3 p. 237—244.
34.	Бюллетень строительной техники. № 2. 1994.
35.	Шерман Ю. П. Исследования и разработка планиро-
вочных систем размещения коммуникаций на химических
предприятиях. М., 1966, Диссертация к. т. н.
36.	Журнал Москва № 6, 1990, стр. 168.
152
ГЛАВА 8
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ
И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПРИ РЕМОНТАХ И РЕКОНСТРУКЦИИ
Необходимость увеличения капитальных вложе-
ний в техническое перевооружение и реконструк-
цию— веление времени.
К концу 90-ых годов доля затрат на эти цели в
общем объеме капитальных вложений производ-
ственного назначения достигла 45% [1].
Необходимость обновления основных фондов вы-
звана как их моральным старением, так и значитель-
ным физическим износом. См. табл. 8.1. Из общего
количества промышленных предприятий (около
50 000) почти 57% имели возраст свыше 37 лет.
В условиях резкого сокращения объемов капи-
тального строительства и старения основных фондов
проблемы, связанные с ремонтами и реконструкцией
действующих предприятий, особенно в условиях аг-
рессивных сред (где сроки службы строительных кон-
струкций значительно сокращены), становятся с каж-
дым годом все более актуальны [1, 2].
Сложившаяся десятилетиями практика проекти-
рования защиты от коррозии была ориентирована
лишь на новое строительство. В то же время примени-
тельно к реконструкциям и ремонтам зданий обес-
печение их химической стойкости и долговечности
является во многом более сложной задачей:
1.	Для нового строительства проектировщики ори-
ентируются на конструкции, обладающие определен-
ными свойствами, регламентированные СНиП, ГОСТ;
Таблица 8.1
ВОЗРАСТНОЙ СОСТАВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
НЕКОТОРЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ, В %
от СТОИМОСТИ
Отрасли промышленности	Здания и сооружения, введенные в действие					
	ДО 1961 г.	1961— 1965	1966— 1970	1971— 1975	1976— 1980	1981— 1986
Электроэнергетика	16	14	13	10	20	27
Тепловая	9	6	8	12	22	33
Черная металлургия	11	9	13	15	21	31
Химическое и нефтехимичес- кое машиностроение и метал- лообработка	10	8	11	19	24	28
Лесная, деревообрабатываю- щая, целлюлозно-бумажная	11	9	13	19	22	26
Строительные материалы	10	9	12	19	23	27
Пищевая	15	11	13	20	18	23
Легкая	13	8	15	20	20	24
Без отрасли	10	8	11	12	22	32
ТУ, при этом в проект закладываются конкретные
параметры по прочности, плотности, состоянию по-
верхностного слоя и т. д. Долговечность конструкций
предусматривается при условии выполнения всех про-
ектных требований. Нарушения нормативов при изго-
товлении и монтаже конструкций на проектной стадии
учесть весьма сложно. Если же в реальных условиях
определеннные изменения имеют место, то они реша-
ются локальным порядком при осуществлении ав-
торского надзора за строительством.
2.	Значительно ограничены возможности по сред-
ствам защиты. Наиболее эффективные методы по
обеспечению долговечности не применимы (первич-
ная защита, объемно-планировочные и конструктив-
ные решения), так как здание или сооружение уже
построено и эксплуатируется.
3.	Ограничена номенклатура вторичной защиты.
Большинство из используемых материалов требуют
для нанесения поверхность с определенной степенью
чистоты (для металлов) пористости (для бетона) и
температурно-влажностного режима. В процессе вы-
полнения должна обеспечиваться определенная
влажность и температура окружающего воздуха.
Табл. 8.2
Для действующий предприятий, проработавщих
порой не одно десятилетие, практически невозможно
обеспечить ни 2-ую, ни даже 3-ю степень очистки.
4.	Большинство химически стойких материалов
являются пожаровзрывоопасными, поэтому при про-
изводстве работ в условиях действующих предприятий
должны дополнительно разрабатываться специаль-
ные проекты производства работ.
5.	При выборе вторичной защиты сложно исполь-
зовать традиционные схемы, так как в большинстве
случаев не известны ранее нанесенные (порой 10—20
лет тому назад) грунтовки и покрытия, а также их
состояние. Подбор защиты может быть осуществлен
лишь после проведения специальных лабораторных
анализов. Поэтому в отличии от капитального стро-
ительства (где разработка защиты осуществляется на
основании действующих нормативов) при ремонтах и
реконструкции оценка агрессивных сред и состояние
конструкций может быть получена лишь при проведе-
нии обследований. Очередность и время проведения
обследований определяется службами технической
эксплуатации предприятий. Табл 8.3.
В состав работ, как правило, входят: освидетель-
ствование конструкций в натуре, определение свойств
стали, бетона, арматуры. Уточнение коррозионного
износа и состава среды. Составление заключения о
состоянии здания, сооружения или отдельных кон-
струкций. [2, 4, 10].
Одним из важнейших элементов обследований —
153
Т а б л и ц а 8.2
НОРМАТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕМПЕРАТУРЕ, ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ
И ПОДГОТОВКЕ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ВТОРИЧНОЙ ЗАЩИТЫ
Тип защитного покрытия или подготовительные операции	Температура воздуха,0 С и поверхности	Относительная влажность воздуха, % не более	Степень очистки стальной поверхности			Состояние бетонной поверхности	
			вторая	третья	четвертая	влажность, % не более	класс шероховатости
1	2	3	4	5	6	7	8
Лакокрасочные: на, природных смолах	10	70	—	+	—	5	Зш
на синтетических смолах (кроме эпоксидносодержащих)	16—15	70	+	+	—	4	Зш
на эпоксидных и смешанных с ни- ми смолах	18	60—70	+	—	—	4	Зш
на латексных композициях типа «Полан»	25	60	+	—	—	5—6	2ш
Оклеенные: на битумной основе	10	70	—	—	+		 » 		1ш
на полимерных материалах	15—18	60—70	+	—	—		 » 		2ш
Футеровочные (облицовочные): на цементных растворах	—	—	—	—	+	не огр.	1ш
на силикатных замазках	10	70	—	+	—	5	1ш
на замазках Арзамит	15	70	+	—	—	5	1ш
на замазках с применением эпо- ксидных смол	18	60—70	+	—	—	5	1ш
СРОКИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДО КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА
ИЛИ ЗАМЕНЫ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
Таблица 8.3
Конструкции и их элементы		Срок эксплуатации, лет				
		в зданиях с режимом работы	среда			
			неагрес- сивная	слабо- агрессивная	средне- агрессивная	сильно- агрессивная
Фермы строительные и подстроительные	легким и средним		30	25	20	15
	тяжелым и особо тяжелым		25	20	15	15
Колонны	легким и средним		60	50	45	40
	тяжелым		50	45	40	35
	особо тяжелым		45	40	35	30
Балки подкрановые	легким и средним		30	25	20	20
	тяжелым		25	20	15	15
	особо тя>келым		20	15	10	10
Элементы стенового фахверка	легким, средним, тяжелым		30	25	20	15
	особо тяжелым		25	20	15	15
Стальная кровля	все режимы		15	10	8	5
Лакокрасочные защитные покрытия			 » 		10	6	4	3
154
выявление дефектов и повреждений. Нередко к мо-
менту работ по обследованию здание проработало не
один десяток лет. В нем накопились последствия не-
доработок проектирования, дефекты монтажа, низ-
кого качества материалов; появились повреждения,
вызванные как коррозионными, так и механическими
воздействиями.
Здания и сооружения представляют довольно
сложную систему, в которой эксплуатационная на-
дежность зависит от работоспособности отдельных
конструктивных элементов (стен, фундаментов, ко-
лонн, плит покрытий и т. д.), а также тех деталей,
которые соединяют эти элементы в единое целое
(высокопрочные болты, закладные и соединительные
части зданий). Нередко при работоспособности всех
частей зданий снижение несущей способности вызы-
вают не механические перегрузки или коррозионные
воздействия, а грунты лежащие в оснований. Поэтому
важно работы по обследованию проводить комплекс-
но, включая диагностику состояния всех строитель-
ных материалов и конструкций, а также (при необ-
ходимости) и грунтов основания. А так как вопросы,
возникающие при обследовании довольно разнооб-
разны, даже глубокие знания специалистов в какой-то
отдельной области строительных материалов, корро-
зии, расчета металлических, железобетонных или ка-
менных конструкций, еще не гарантируют успешного
решения задачи обеспечения работоспособности экс-
плуатируемых зданий и сооружений. [29, 30, 31].
ВЫЯВЛЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ АГРЕССИВНЫХ СРЕД.
Задача этого этапа обследования заключается в
определении зон, где действуют твердые, жидкие и
газообразные агрессивные среды, распределение
ётих сред по объему здания или сооружения, выявле-
ние параметров температурно-влажностного режима.
Для ограждающих конструкций и элементов зда-
ний, подвергающихся атмосферным воздействиям, ис-
пользуются климатологические характеристики сре-
ды: температура, влажность, периоды увлажнений
осадками, количество циклов перехода через 0°С,
состав атмосферного воздуха и т. д.
На крупных предприятиях анализ атмосферы вы-
полняют заводские лаборатории или привлекаемые
для этих целей специалисты.
Если рассматривать атмосферу без учета техно-
генных выделений предприятий, то скорость коррозии
может определяться ориентировочно по коррозион-
ным картам с введением поправочного коэффициен-
та, учитывающего уровень загрязнений на конкретном
предприятии.
Внутри зданий и сооружений измерения парамет-
ров газовоздушной среды начинаются с определения
температуры и относительной влажности. С этой це-
лью в зависимости от количества этажей, пролетов и
длины цеха устанавливают наиболее характерные
точки замеров: у наружных стен на уровне пола и в
рабочих зонах, под перекрытием и обязательно в
зонах эксплуатации ферм, балок, плит покрытия. Мо-
гут быть и промежуточные измерения. Количество
замеров по длине отделения или цеха не должно быть
менее 3—4, т. е. как минимум у торцовых стен и в
середине. См. рис. 8.1.
Разовые замеры дают представления о парамет-
рах температуры и влаги лишь в тот короткий период
времени, когда они проводятся.
Поэтому необходимо проводить измерения во
время наиболее значительных их колебаний: гидро-
Рис. 8.1.
Зоны в одноэтажном здании, наиболее характерные для
выявления степени агрессивности газовой среды:
1—рабочая зона; 2 — зона у наружных стен; 3—межфер-
менная зона; 4—фонарная зона.
смыве полов, паровыделениях из оборудования. Же-
лательно чтобы они проводились не менее чем два
раза в году: в теплый и холодный периоды года с тем,
чтобы выявить тепло-технические свойства огражде-
ний. Разовые измерения температуры и влажности
проводятся психрометрами Ассмана.
Гигрографами и термографами с недельным или
суточным ходом (и записью показаний на листё) вы-
полняют измерения с целью выявлений колебания
температуры или влажности в течение суток или за
недельный период.
Для измерения температуры поверхности кон-
струкций используются термометры сопротивления,
термощупы.
Газовые среды, содержащие хлор, диоксид се-
ры, сероводород можно определять с помощью газо-
анализаторов МКА, УГ-2, ГХ и др.
Замеры на содержание газов желательно прово-
дить в тех же местах, где выполняются измерения
температуры и относительной влажности.
Состав агрессивных газов можно получить из за-
писей заводских лабораторий, которые проводят от-
бор и анализ проб в рабочих зонах.
Твердые среды определяют путем проведения
анализов пыли на конструкциях. При анализе необ-
ходимо получить информацию о растворимости, РН
водной вытяжки, гигроскопичности, составе солей
(хлориды, сульфаты).
Количество отбора проб зависит от площади по-
мещений, но во всех случаях не должно быть менее
3—4 на 100—200 м2. Что касается жидких сред, то как
правило их состав приводится в технологическом рег-
ламенте. Периодичность воздействия и степень раз-
бавления при уборке полов можно определять лабо-
раторным путем, а также с помощью PH-метров и
индикаторов.
Интенсивность проливов, характер механических
нагрузок на полы выявляются применительно к раз-
личным отметкам и зонам помещений.
Жидкие среды действуют главным образом на
покрытия полов, поэтому при обследовании составля-
ются карты проливов с обязательными величинами
уклонов полов и расположением источников выделе-
ний. Данные о температурно-влажностном режиме и
составе агрессивных газов, пыли, жидкости, режим
эксплуатации, соответствии воздействий технологи-
155
ческому регламенту дают основания для установле-
ния степени коррозионной опасности среды по от-
ношению к строительным конструкциям.
Оценка состояния строительных конструкций.
Наиболее сложным этапам обследований являет-
ся выявление технического состояния частей зданий и
сооружений.
Применительно к различным материалам (сталь,
железобетон, кирпичная кладка, дерево) существуют
многочисленные методики, подробно описывающие
дефекты и повреждения, а также приборы и устройст-
ва, применяемые при выполнении обследований [3, 5,
6, 8, 11].
Во всех случаях независимо от вида материала
определяются: отклонение основных размеров от
проектных, включая взаимное расположение элемен-
тов, прогибы конструкций, отклонение от вертикаль-
ной и горизонтальной плоскости, трещины, искривле-
ния, степень коррозионного износа, изменения физи-
ко-механических и химических свойств материалов,
напряженное состояние. Проводится анализ техни-
ческой документации (если она имеется на предпри-
ятии) с рассмотрением чертежей, актов на скрытые
работы, сертификатов, технических паспортов, актов
приемки здания или сооружения в эксплуатацию с
указанием дефектов и недоделок.
Документы о капитальных и текущих ремонтах,
проводимых усилениях и обследованиях служат важ-
ной дополнительной информацией, позволяющей ус-
корить выявления состояния зданий и сооружений.
Оценка состояния конструкций включает как пра-
вило два этапа:
предварительное обследование, состоящее из ви-
зуального осмотра, анализа технической документа-
ции, выявление наиболее поврежденных зон и тех
элементов, которые находятся в аварийном состоя-
нии.
Основное (детальное) обследование — включаю-
щее проверку геометрических размеров, отклонений
от проектных отметок, детальную диагностику и выяв-
ление прочностных свойств и физико-химического со-
става строительных материалов, составов защитных
покрытий. На основании детального обследования со-
ставляется отчет с заключением о состоянии кон-
струкций и предложения по их усилению (или демон-
тажу).
В отчете указываются причины повреждений и
даются предложения по обеспечению работоспособ-
ности элементов зданий или сооружений на период до
выполнения их усиления, так как разрыв во времени
между проведением обследований и выполнением
работ составляет порой более года.
В отдельных случаях для конструкций, находя-
щихся в аварийном состоянии должны быть разрабо-
таны первоочередные меры, обеспечивающие безо-
пасность работы людей, или даже подготовлены
предписания о прекращении эксплуатации.
Указанные документы необходимо передавать
руководству предприятий, так как специалисты, про-
водящие обследования, могут только дать свое за-
ключение. Решение об остановке производства при-
нимает руководитель, отвечающий за техническое со-
стояние зданий.
. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Прй проведении работ, связанных с определени-
ем состояния бетона и арматуры, устанавливают:
1. Прочность бетона. 2. Величину защитного слоя
арматуры. 3. Степень и глубину нейтрализации
защитного слоя. 4. Ширину (и глубину) раскрытия тре-
щин. 5. Вид арматуры и ее количество. 6. Степень
коррозии арматуры. 7. При необходимости химичес-
кий состав цементного камня и наличие агрессивных
составляющих (хлор-ионов, сульфатов и др.).
Кроме того, для проведения прочностных расче-
тов необходимы характеристики фактических нагру-
зок на конструкции. Прочность бетона в конструкциях
определяют, как правило, неразрушающими метода-
ми [6].
С этой целью применяются:
Метод пластических деформаций — основан на
взаимосвязи й.сж и размерами отпечатков на бетонной
поверхности, которые характеризуют пластическую
или упругопластическую деформацию бетона при вда-
вливании или ударе штампа под нагрузкой. При об-
следовании используют эталонный молоток Н. П. Каш-
карова (ГОСТ 22690.2—77), молоток И. А. Физделя,
прибор ПМ-2, прибор НИИЖб и др. Опытные специ-
алисты по обследованию используют даже слесарный
молоток (массой до 800 г) и зубило.
Метод упругого отскока и ударного импульса—
основан на зависимости между прочностью бетона на
сжатие и величиной отскока бойка от поверхности
бетона или величиной ударного импульса. При методе
упругого отскока энергию, необходимую для удара
получают с помощью пружин.
Используемые приборы: пружинный молоток КМ,
склерометр Шмидта и др.
Методы упругого отскока и ударного импульса
используют для определения прочности тяжелого и
легкого бетона и каменной кладки при значениях
прочности от 5 до 70 МПА.
Обработка результатов испытаний проводится с
учетом среднестатистических значений согласно ме-
тодике, прикладываемой к каждому прибору.
Перечисленные выше методы позволяют опреде-
лять прочность лишь поверхностного слоя бетона, что
в условиях агрессивных сред не всегда достаточно.
Поэтому более точные результаты дают методы,
основанные на местном разрушении бетона. Наи-
более распространенные из них—метод отрыва со
скалыванием. Метод основан на установке в теле
бетона самозаанкерирующих устройств: высверлива-
ется или пробивается отверстие, в которое вставляют
стержень с разжимным корпусом. Усилие для вырыва
создается с помощью ручного гидравлического пресс-
насоса. Приборы это типа ГПНВ-5, ГПНС-4.
Существуют устройства, с помощью которых про-
водят такие испытания с гидро-пресс насосами по
методу скалывания ребра. Действие прибора основа-
но на создании давления, обеспечивающего вырыв
заделанного анкерного устройства. Максимальное
усилие вырыва 55 кН. Давление, при котором проис-
ходит вырывание анкера с прилегающим к нему сло-
ем бетона, фиксируется на монометре.
Наличие и состояние арматуры — необходимое
условие оценки работоспособности железобетона.
Осуществляются обследования путем откалывания
защитного слоя. Кроме того используются и нераз-
рушающие методы с помощью которых можно устано-
вить расположение арматуры.
Приборы, используемые для этой цели, основаны
на магнитном методе (ГОСТ 22904-78), измерители за-
щитного слоя (ИЗС-2, ИЗС-104) — ультразвуковом и
радиографическом (ГОСТ 17623-78). Приборы типа
ИЗС позволяют определять положение арматуры
156
лишь при простом армировании и расстоянии между
стержнями более 60—70 мм.
Выбор мест на конструкциях, в которых будет
определяться прочность, зависит от состояния и на-
грузки на конструкции. В первую очередь прочность
определяется в тех элементах, несущая способность
которых по визуальной оценке вызывает сомнение.
Положение арматуры чаще определяют магнит-
ные методом, после чего вскрывают арматуру для
определения ее диаметра и коррозионного состояния.
Трещины в бетоне могут быть вызваны коррозией
арматуры, усадочными процессами и силовыми фак-
торами. При величине трещин 0,1 мм и более их
выявляют визуально. Используют для этих целей оп-
тические лупы и микроскопы типа МПБ-2, имеющие
увеличение 1:24.
Глубину трещин определяют с помощью игл или
щупов. Вопрос о влиянии продуктов коррозии на сни-
жение несущей способности железобетонных кон-
струкций до настоящего времени не имеет однознач-
ного решения. Например, в зависимости от вида на-
пряженного состояния (рабочая продольная армату-
ра, поперечная арматура, хомуты, напрягаемая и не-
напрягаемая арматура) методы восстановления могут
быть от заделки трещин до дополнительного усиле-
ния.
Так для изгибаемых элементов Донецким Про-
мстройниипроектом предлагается учитывать величину
продуктов коррозии путем введения понижающего ко-
эффициента условий работ для арматуры (см. табл.
8.4).
Таблица 8.4
ВЛИЯНИЕ ПРОДУКТОВ КОРРОЗИИ ОБЫЧНОЙ
АРМАТУРЫ НА ПРОЧНОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
(ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ДАННЫЕ)
	Толщина	Коэффициент
Состояние	продуктов	условий
железобетона	коррозии	работы
	на арматуре, мм	арматуры
В защитных слоях отдельные во-
лосяные трещины вдоль стерж-
ней. Следы ржавчины на поверх-
ности в местах волосяных тре-
щин	до 0,5	0,95
Арматура имеет слой ржавчины
до 3 мм, защитный слой отсла-
ивается. Трещины более 0,5ч-
1,0 мм	до 3,0 .	0,85
Сплошная коррозия, отрыв за-
щитного слоя	более 3,0 менее 0,70
Несиловые трещины на поверхности бетона вдоль
арматуры свидетельствуют о ее значительной кор-
розии, причиной которой могут быть не только газо-
воздушные, жидкие или твердые среды, контактирую-
щие с конструкцией, но и добавки, введенные при
изготовлении.
В зависимости от источника коррозионного воз-
действия разрабатываются и способы защиты [7, 9,].
Степень коррозии арматуры оценивается следу-
ющими характеристиками:
площадью поражения (в процентах от общей Пло-
щади поверхности); характером коррозии (язвенная,
сплошная, в виде налета и др.), цветом, плотностью;
глубиной коррозионных поражений и уменьшением
сечения арматуры; изменением физико-механических
свойств арматурной стали;
глубина коррозионных поражений при равномер-
ной коррозии определяется, как средняя от измере-
ний проектного и фактического диаметра с учетом
заводских допусков толщины арматурной стали. Счи-
тается, что толщина продуктов коррозии примерно в
1,5—2,0 раза превышает толщину прокорродировав-
шего металла.
При язвенной коррозии глубина поражений изме-
ряется с помощью индикатора или толщиномером.
Одним из основных показателей сохранности ар-
матуры в бетоне является отсутствие карбонизации
защитного слоя. Для определения зоны карбонизации
отбирают образцы и наносят на свежесколотый бетон
(чаще с угловых зон конструкции) 0,1% раствор фе-
нол-фталеина. Карбонизованный бетон остается се-
рым и не изменяет цвета. Некарбонизированный при-
обретает ярко-малиновый цвет с четко выявленной
границей.
Тип арматуры в железобетоне можно ориентиро-
вочно определить визуально с учетом рельефа по-
верхности: (См. рис. 8.2).
гладкая арматура — класс A-I
арматура периодического профиля с выступами
по винтовой линии — класс A-II
арматура периодического профиля с выступами
типа «елочка» — класс А-ll и выше
гладкая, сплющенная в двух взаимно перпендику-
лярных направлениях — Ст-3, подвергнутая холодно-
му волочению
Марку стали и способ выплавки можно опреде-
лить лишь с помощью химических анализов согласно
ГОСТ 12365-66 и ГОСТ 12344-77'.
Для проведения анализа необходимо или выре-
зать кусок арматуры и восстановить его путем на-
кладки (если это не снизит несущую способность кон-
струкции) или отобрать металлическую стружку из
неответственных элементов.
Длина образца арматуры должна быть определе-
на в зависимости от диаметра и не должна быть
меньше L o6p. = 8d + 200, где d—диаметр арматуры.
Определение несущей способности и пригодности
Рис. 8.2.
Виды арматурной стали:
а — стержневая арматурная сталь периодического профи-
ля А-ll; б —то же класса А-Ill—A-IV; в-—круглая гладкая
сталь классов A-I, В-1, В-ll; г —проволока периодического
профиля классов Вр-1, Вр-П; д —прядевая арматура; е—•
трехпрядевый канат.
157
для эксплуатации железобетонных конструкций оце-
нивается в соответствии с действующими СНиП, рег-
ламентирующими нормы проектирования с той раз-
ницей, что физико-механические характеристики ма-
териалов и геометрические размеры принимаются на
основании натурных измерений. Кроме того, должны
быть учтены все коэффициенты, влияющие на сниже-
ние несущей способности арматуры и бетона. Эксплу-
атационную пригодность конструкций с учетом оста-
точной несущей способности можно оценивать со-
гласно методике Харьковского Промстройниипроекта
[9].
Ремонт или усиление железобетона зависит от
его состояния и остаточной несущей способности. Ес-
ли в результате коррозии не произошло снижение
прочности — проводятся ремонтные работы в виде за-
делки трещин, окраски и т. д. [22, 23, 24].
Наиболее сложные и трудоемкие работы возни-
кают когда в результате обследований и проведения
прочностных расчетов выясняется что несущая спо-
собность конструкций недостаточна и требуется их
замена или усиление. С этой целью используются
металлические обоймы, бетонирование, разгрузка
конструкций путем изменения расчетной схемы, ис-
пользование дополнительной арматуры, что является
предметом специального рассмотрения [21].
Наиболее типичным для железобетона в агрес-
сивных средах является восстановление защитного
слоя при коррозии арматуры. Практически более 90%
промышленных зданий с железобетонными плитами
перекрытий и особенно покрытий при эксплуатации в
сильно агрессивных средах и имеют коррозионные
повреждения, требующие ремонта путем восстанов-
ления защитного слоя. С этой целью применяются
мелкозернистые бетоны и растворы. Так как старый
бетон имеет несколько отличные характеристики от
вновь уложенного, то для обеспечения надежного
соединения этих материалов требуются специальные
условия.
Во-первых, конструкция должна быть очищена и
при необходимости промыта. Если старый бетон про-
питан продуктами коррозии необходима их нейтрали-
зация содовым раствором.
Во-вторых—для увеличения клеющей способнос-
ти вновь наносимых цементных материалов в их сос-
тав рекомендуется вводить добавки, например поли-
винилацетатную эмульсию в количестве до 10—15 от
массы цемента или латексы типа СКС-65.
Цементные растворы с добавками, нанесенные
методом торкретирования, обеспечивают наиболее
высокую плотность [23, 26].
Весьма эффективно для соединения старого и
нового бетона, а также заделки трещин в железобето-
не, использование клеев. Например, существует боль-
шой ассортимент клеев на эпоксидной, акриловой,
силоксановой основе (табл. 8.5).
Так эпоксидный клей можно использовать для
предварительной пропитки старого бетона. Восста-
новление поврежденных участков осуществляют сме-
сями, состоящими из эпоксидного клея и минераль-
ных заполнителей и наполнителей: цемент, песок и
мелкие фракции щебня (до 5 мм). Соотношение меж-
ду эпоксидной составляющей и минеральными мате-
риалами колеблются от 1:3 до 1:6 и зависит от типа
защищаемой конструкции (вертикальная или горизон-
тальная поверхность, величина раковин и дефектов).
В том случае, если поверхность старого бетона невоз-
можно высушить, могут использоваться составы на
158
Таблица 8.5
НЕКОТОРЫЕ ТИПЫ КЛЕЕВ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ
СТАРОГО БЕТОНА С НОВЫМ
Составляющие, мае. ч.	на жидком стекле	Акрилло- вый	Эпоксидно- каменно- угольный	Эпоксид- ный
1	2	3	4	5
Жидкое стекло	40	—	—	—
Тринатрий фосфат	40	—	—	—
Портландцемент или шлакопортландцемент	40	—	20—30	—
Песок средней круп- ности	17—20	40—60	20—100	—
Асбест	1—3	—	—	—
Андезитовая мука	—	—	—	50
Порошок полимера (АСТ-Т)	—	20—30	—	—
Отвердитель АСТ-Г (жидкость	—	20—30	—	—
Щебень до 5 мм	—	—	65—100	—
Эпоксидная смола	—	—	—	100
Эпоксидно-каменноу- гольная смола	—	—	100	—
Пластификатор (жид- кий каукчук)	—	—	—	30
Отвердитель ПЭПА	—	—	10—12	15
основе эпоксидных смол (или модифицированных
эпоксидных смол) со специальными типами отверди-
телей, например, вместо традиционного НЭПА (поли-
этиленполиамина)— отвердитель АФ-2 (аминного ти-
па). Состав с этим отвердителем набирает прочность
даже В условиях влаги.
Для заделки швов, трещин, восстановления за-
щитного слоя следует использовать составы, облада-
ющие минимальной усадкой и быстро набирающие
точность. С этой целью следует использовать напря-
гающий цемент (НЦ) и расширяющийся портландце-
мент (РПЦ), при условии если по характеру агрессив-
ных воздействий они допустимы (в обоих типах цемен-
та присутствует гипс в количестве до 9%).
При больших объемах работ нанесение следует
производить торкрет-растворами, обладающими вы-
сокой плотностью. Марка бетона или раствора, ис-
пользуемого для ремонта, не должна быть ниже, чем
в конструкции.
Кроме восстановления поверхностного слоя, за-
делки трещин или обетонирования при ремонтах не-
которых конструкций (резервуаров, фундаментов) мо-
жет использоваться метод инъекцирования — нагне-
тание в бетон цементных или полимерных составов
под давлением.
Вторичная защита восстанавливается (или нано-
сится вновь) после проведения работ по заделке тре-
щин, или усиления.
Если при обследовании не удается выявить сос-
тавы защитных покрытий, выбор пленкообразующих
определяется их химической стойкостью и адгезией к
ранее нанесенному покрытию. Весьма эффективно
применять при ремонтах методы обработки бетона
петролатумом, смесью петролатума с серой, гидрофо-
бизирующие составы и др.
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
Проведение обследований металлических кон-
струкций также как и железобетонных начинается с
выявления технического состояния элементов зданий
и сооружений [4, 8,].
Наряду с освидетельствованием, определяются
свойства стали, расчетные сопротивления, фактичес-
кие нагрузки, условия эксплуатации.
Дефектами и повреждениями металлоконструк-
ций считаются:
—	уменьшение площадей поперечных сечений
вследствии коррозии или ошибок при изготовлении;
—	отклонение размеров элементов, узлов, про-
странственного взаимоположения стыков и элемен-
тов;
—	отсутствие соединительных элементов, обес-
печивающих жесткость и устойчивость;
—	искривление осей, погнутость, уменьшение
размеров сварных швов и некачественная сварка;
—	наличие трещин, надрезов, нарушение затяж-
ки болтовых соединений и т. д.
Многие из перечисленных выше дефектов еще не
дают оснований для ограничения режима эксплуата-
ции конструкций:
в зависимости от величины отклонений, их харак-
тера и результатов проверочных расчетов они могут
быть признаны допустимыми или недопустимыми [19,
20]. При проведении обследований именно эта часть
работы является наиболее важной. От опыта специ-
алистов, выполняющих инженерные обследования,
зависит какое решение будет принято: сохранение
конструкций без изменений, усиление отдельных эле-
ментов, изменение расчетной схемы и реконструкция
или полная замена с демонтажом. Их заключение
определяется не только инженерными знаниями, но и
элементом обоснованного риска, связанного с прогно-
зированием дальнейшей работоспособности зданий и
сооружений. И хотя существуют довольно подробные
рекомендации по допустимым и недопустимым откло-
нениям [8], любая типовая строительная конструкция
проработавшая в условиях действующего предприя-
тия с агрессивными средами значительный срок тре-
бует индивидуального решения.
Особое внимание при обследовании должно быть
обращено на состояние и состав защитных покрытий и
характер продуктов коррозии.
При оценке лакокрасочных покрытий определя-
ется: адгезия к металлу, состав покрытия с учетом
грунтовочного и покрывных слоев, способ подготовки,
толщина и сплошность покрытия.
При осмотре обращается внимание и на другие
признаки: наличие шелушения, растрескивание про-
дуктов коррозии под лакокрасочным покрытием и др.
Кроме того, определяется площадь повреждения
защитных покрытий, толщины продуктов коррозии и
глубина язвенных поражений. При этом необходимо
обращать особое внимание на технологию восстанов-
ления и защиты, так как для химзащитных работ
требуются не только специальные температурно-
влажностные условия (табл. 8, 2), но и возведение
лесов, подмостей, опор и т. д. Поэтому при обследова-
нии необходимо решать не только «что» необходимо
делать, но и «как» в условиях действующего произ-
водства выполнить комплекс работ по восстановле-
нию конструкций и защитных покрытий за ограничен-
ный период его остановки [2, 14, 27].
Коррозионный износ определяют путем замеров
толщины металла штангенциркулем, микрометром,
механическими толщиномерами. За фактическую тол-
щину сечения элемента принимают средние арифме-
тические значения <5 [3]
<5 = ^1,
п ’
где
<5i—замеры толщины в i—точке
п—число замеров на элементе.
При язвенной коррозии и питтингах толщина эле-
ментов измеряется с помощью специальных скоб или
индикаторами.
Необходимо учитывать регламентированные по
ГОСТу допуски на толщину проката. Количество заме-
ров зависит от величины отклонений от средних зна-
чений. Обычно выполняют до 10 замеров и определя-
ют среднеарифметическое (<5Ш) и средне квадратич-
ное отклонение (<5Ш). За начальную толщину элемента
д0 принимается наибольшее из максимальной, полу-
ченной по замерам элемента: (<5Ш + 3<5Ш) и минималь-
ной.
Средняя толщина уменьшения сечения элемента
Дэл определяется по формуле: Аэл = <50— д.
При получении средних значений уменьшения се-
чения по отдельным элементам их определяют для
однородной группы конструкций
д ____22Дэл
ААконст. — _	,
Пэл
где пэл — число обследованных и замеренных элемен-
тов однородной выборки (необходимых для
получения однородных результатов).
Среднюю скорость коррозии определяют по фор-
муле:
Аконст.
v- т ,
где Т — срок службы конструкций к моменту проведе-
ния обследований. Прочность и устойчивость элемен-
тов и соединений проверяют с учетом обнаруженных
при обследовании всех видов дефектов как коррози-
онных, так и механических.
Расчет металлических конструкций, подвержен-
ных коррозионному износу выполняют по общестро-
ительным нормам (СНиП 11-23-81*), с учетом дополне-
ний и изменений предложенных А. С. Коряковым
(Московский инженерно-строительный институт им. В.
В. Куйбышева [3].)
При равномерной сплошной коррозии расчетную
площадь поперечного сечения Аэф допускается оп-
ределять по формуле
Аэф = (1 — КсА*) Ап,
где Ап — площадь поперечного сечения без учета кор-
розионных повреждений.
Кс—коэффициент слитности сечения, равный от-
ношению периметра к площади поперечного
сечения элемента
Размерность Кс = -™-.
м м
Приближенно за величину коэффициента Кс при-
нимается:
уголки — 2/t
замкнутые профили — 1/t . ,
швеллеры и двутавры — 4/(t + d),
где t и d—толщины полки и стенка.
Для замкнутых профилей периметр принимается
159
из расчетов только наружной поверхности эле-
мента.
Расчетный момент сопротивления при проверке
прочности изгибаемых элементов определяется по
формуле:
Wef=(l— AVOW,
где W— момёнт сопротивления без учета коррозион-
ных повреждений
1Дк—коэффициент характеризующий изменение
момента сопротивления вследствии коррози-
онного износа и составляет: от 0,11 до 0,33 в
зависимости от типа профиля.
Величина проникновения коррозии А* в перечис-
ленных выше формулах принимается при односторон-
ней коррозии профилей замкнутого сечения и лис-
товых конструкций А* = А.
При двусторонней коррозии открытых профилей
(двутавры, уголки, швеллеры)
где А—утонение элементов, равное разнице между
начальной и фактической (конечной) толщиной.
В том случае, если металлоконструкции имеют
начальную или остаточную после коррозии толщину 5
мм и менее, или если относительный коррозионный
износ превышает 25% согласно [3] вводится допол-
нительный коэффициент к учету изменения площади
поперечного сечения, снижающий расчетное сопро-
тивление стали — yd значение которого составляется
при слабо агрессивной среде—yd=0,95
при средне агрессивной среде — yd = 0,90
при сильно агрессивной среде — yd = 0,85.
Так как агрессивные среды вызывают изменения
критической температуры хрупкости стали, для ука-
занных выше элементов (имеющих малую толщину и
значительный коррозионный износ) снижается сопро-
тивлению хрупкому разрушению при пониженных
температурах путем изменения критической темпера-
туры Тк (табл. 8.6).
Таблица 8.6
СНИЖЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ
ХРУПКОСТИ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ
С КОРРОЗИОННЫМИ ПОВРЕЖДЕНИЯМИ
Марки стали	ВСтЗ	09Г2	10Г2С1	18ГАФпс	14ГСМФР
ДТк	15	20	25	30	35
Возобновление вторичной лакокрасочной защиты
следует производить при ее разрушении до 2—3 бал-
лов для основных несущих конструкций в слабоагрес-
сивной среде и 4 баллов для несущих в средне и
сильно агрессивных средах и ограждающих конструк-
циях при снижении показателей адгезии покрытия до
3—4 баллов.
В средне и сильно агрессивных средах редко
удается рекомендовать частичное восстановление по-
крытий, поэтому чаще используется сплошная окрас-
ка с предварительной очисткой [14, 18,].
Именно подготовка поверхности конструкций в
действующих предприятиях является одной из трудно-
выполнимых операций, так как под большинство хи-
мически стойких покрытий требуется пескоструйная
очистка. Чаще возможно выполнить очистку только
металлическими щетками. Применительно к такой
подготовке должны выбираться и лако-красочные по-
крытия. Поэтому на действующих предприятиях ис-
пользование преобразователей весьма эффективно.
160
Кроме преобразователей следует отметить высо-
кую защитную способность жировых смазок (особен-
но ингибированных), петролатума, состав типа ПВК,
ПП-95-5 и др., которые также можно наносить без
тщательной очистки по лакокрасным покрытиям.
В отдельных случаях смазки используются и как
самостоятельная система защиты.
Обследование ограждающих конструкций прово-
дится с учетом особенностей их работы [10, 11].
Так для наружных стен, кроме визуальных осмот-
ров и проверки прочности неразрушающими метода-
ми, выполняется тепло-технический расчет. В расчете
используются фактические показатели влажности ма-
териала стен и температурно-влажностные характе-
ристики помещений, с учетом влияния агрессивных
сред (особенно твердых).
Для восстановления кирпичных стен поврежден-
ных в результате недостаточной морозостойкости
участки стен разбирают, а в сохранившуюся часть
стены заделывают анкерные кирпичи, которые ис-
пользуются для перевязки новой кладки. Небольшие
трещины заделывают цементным раствором или вы-
полняют иньекцирование. В мокрых помещениях, где
нельзя по технологическим требованиям уменьшить
влажность, должна быть выполнена или восстановле-
на защитная пароизоляция из оклеенных материалов
или штукатурка цементно-песчаным раствором (с
уплотнительными добавками).
Нередко наружные стены не удовлетворяют тре-
бованиям по термическому сопротивлению, что при-
водит к снижению долговечности. При ремонтах ис-
пользуются различные способы повышения теплоза-
щитных свойств, в том числе устройство дополнитель-
ного утепления с наружной стороны. См. рис. 8.3
Эффективность применения экранированных
стен подтверждена опытом эксплуатации многих про-
мышленных предприятий. Для помещений с повышен-
ной влажностью — это один из наиболее эффектив-
ных методов повышения долговечности. Устройство
экранирования эффективно как для кирпичных, так и
панельных стен. В зимний период движение нагретого
воздуха между экраном и стеной способствует ас-
симиляции водяного пара и уносит влагу, поступаю-
щую через внутреннюю часть стены в пространство
между утеплителем и экраном. В теплый период года
дождевая влага, проникая через неплотность экрана
интенсивно испаряется благодаря естественной вен-
тиляции воздушной прослойки [13].
В качестве утеплителя можно применять минера-
ловатные плиты, фибролит, пенополистирол и др.
По высоте экранированные стены должны иметь
перегородки через 5—6 м с тем, чтобы не было пере-
охлаждения воздуха в зимний период.
Кровли. Дефекты кровельных покрытий приводят
к увлажнению утеплителя, снижению его теплотех-
нических показателей, промерзанию плит покрытий
их увлажнению и интенсивной коррозии конструкции.
Ремонты кровли нередко составляют основные затра-
ты по содержанию зданий.
Для ремонта рулонных кровель (они являются
пока основными в промышленности) применяют как
рулонные, так и безрулонные материалы. При этом
необходимо выполнять проверку влажности утепли-
теля. Если пароизоляция отсутствует, не всегда ре-
монт гидроизоляции может обеспечить нужные теп-
лотехнические показатели утеплителя. Это относится
в первую очередь к производствам, где наблюдается
40-1QO	40-100	J-O-lOO
Рис. 8.3.
Конструкция наружных стен с дополнительным экраном из
асбестоцементных или стальных оцинкованных листов и
утеплителя:
1—асбестоцементные или оцинкованные листы; 2 — воз-
душная вентилируемая прослойка; 3 — утеплитель; 4—ке-
рамзитобетон; 5 — кирпичная кладка; 6—тяжелый бетон.
повышенная и высокая влажность воздуха. Увлаж-
нение утеплителя вызывает не только увеличение его
массы (и соответственно дополнительной нагрузки на
конструкции). Он становится малоэффективным, по-
крытие может промерзать и тем самым испытывать
многократные циклы замерзания и оттаивания в
увлажненном состоянии (См. Главу 9). Поэтому заме-
ну кровельной гидроизоляции нельзя выполнять без
тщательного обследования и проведения диагностики
всего покрытия, включая как несущие элементы так и
ограждающие. В проекте на ремонт должно быть
обращено должное внимание на многочисленные де-
тали, являющиеся потенциальными местами проте-
чек: крепление к дефлекторам, опорам, сопряжениям
с вертикальными элементами деформационным швам
(рис. 8.4).
При ремонте и замене водоприемных воронок
необходимо обеспечить теплоизоляцию труб, прохо-
дящих в помещении (рис. 8.5).
Рис. 8.5.
Уменьшение конденсата на поверхности труб внутреннего
водоотвода
1 — пароизоляция; 2 — утеплитель; 3 — стальная или чугун-
ная труба.
Рис. 8.4.
Устройство деформационного шва в кровле при наличии
пароизоляции:
1 — Пороизол, асбестовый жгут с мастикой и др.; 2 — ком-
пенсатор из оцинкованной стали; 3 — дополнительная гид-
роизоляция; 4—основная гидроизоляция кровли; 5 —
стяжка; 6—утеплитель; 7 — пароизоляция; 8 — несущий
элемент покрытия; 9 — компенсатор из фольгоизола; 10 —
деревянные пробки.
Трубы подвергаются наиболее интенсивной кор-
розии, так как при температуре внутреннего воздуха
+ 18ч-20° С в осенние и весенние периоды температу-
ры на их поверхности значительно ниже. Образуется
конденсат, активно взаимодействующий с агрессив-
ными газами.
Наблюдались случаи, когда раскосы форм покры-
тий на которые попадал конденсат с водоприемных
труб имели сквозные локальные коррозионные по-
вреждения при полном отсутствии коррозии в осталь-
ных элементах [12, 15, 16, 17].
11 А-289.
161
ЛИТЕРАТУРА
1.	Народное хозяйство СССР за 70 лет, М., 1987. 768 стр.
2.	Справочник строителя. Реконструкция промышлен-
ных предприятий. Т. 1. М., Стройиздат, 1990, 588 с.
3.	Пособие по контролю состояния строительных метал-
лических конструкций зданий и сооружений в агрессивных
средах; проведению обследований и проектированию вос-
становления защиты конструкций от коррозии, (к СНиП
2.03.11-85), М., 1989, 47 стр.
4.	Рекомендации по обследованию стальных конструк-
ций производственных зданий. М., 1988, 103 стр. Союзметал-
лостройниипроект.
5.	Лещинский М. Ю. Испытания бетона. М., Стройиздат,
1960, 360 стр.
6.	М. Г. Коревицкая. Неразрушающие методы контроля
качества железобетонных конструкций. М., Высшая школа,
1989, 78 стр.
7.	Руководство по обеспечению долговечности железо-
бетонных конструкций предприятий черной металлургии при
их реконструкции и восстановлении. Харьковский Про-
мстройпроект, НИИЖБ. М., Стройиздат, 1982, 111 стр.
8.	Рекомендации по учету влияния дефектов и повреж-
дений на эксплуатационную пригодность стальных конструк-
ций производственных зданий. Москва, Союзметаллострой-
ниипроект, 1987, 46 стр.
9.	Рекомендации по определению срока службы желе-
зобетонных конструкций реконструируемых предприятий
черной металлургии и тяжелого машиностроения. Харьков-
ский Промстройниипроект, Харьков, 1984, 40 стр.
10.	Руководство по эксплуатации строительных кон-
струкций производственных зданий промышленных предпри-
ятий. ЦНИИПромзданий, 1981, 56 стр.
11.	Рекомендации по определению технического состо-
яния ограждающих конструкций при реконструкциях про-
мышленных предприятий. М., Стройиздат, 1988, 180 стр.
12.	Рекомендации по эксплуатации и ремонту кровель
ио рулонных материалов. М., Стройиздат, 1986, 40 стр.
13.	Гудникова Ю. В., Суханов П. С., Щербак Н. Н. Об
устройстве экранированных стен в промышленных зданиях.
Ж. Промышленное строительство № 12, 1974, 25—28. стр.
14.	Голубев А. И., Шляфирнер А. М. Эффективные спо-
собы защиты металлических конструкций от коррозии в про-
цессе эксплуатации. Ж. Промышленное строительство № 2,
1982, 18—21 стр.
15.	Белевич В. Б. Кровельные работы. М., Высшая шко-
ла, 1991, 239 стр.
16.	Никитин А. А. и др. Эксплуатация кровель жилых
зданий. М., Справочник, 1990, 349 стр.
17.	Кожелуга Я. и др. Конструкции крыш с рулонными и
мастичными покрытиями. Пер. с чешского. М., Стройиздат,
1984, 245 стр.
18.	Кошин Н. И., Карамолдаев А. Противокоррозионные
покрытия в конструкционных зазорах стальных строитель-
ных конструкций. Промышленное строительство № 3, 1975,
36—38 стр.
19.	Ребров И. С. Усиление стержневых металлических
конструкций. Л., Стройиздат, 1988, 287 стр.
20.	Пособие по проектированию усиления стальных
конструкций, (к СНиП П-23-8Г) М., 1969, 158 стр.
21.	Бондаренко С. Вч Санжаровский Р. С. Усиление
железобетонных конструкций при реконструкции зданий. М.,
Стройиздат, 1990, 350 стр.
22.	Марцинчик А. Б., Шубенкин П. Ф. Определение
свойств и качества строительных материалов в полевых
условиях. М., Стройиздат, 1983, 115 стр.
23.	Перкинс Ф. Железобетонные сооружения. Ремонт,
гидроизоляция и защита. Пер. с англ. А. В. Шведовой. М.,
Стройиздат, 1980, 254 стр.
24.	Руфферт Г. Дефекты бетонных конструкций. Пер. с
немецкого И. Г. Зеленцовой. М., Стройиздат, 1987, 111 стр.
25.	Лащенко М. Н. Повышение надежности металли-
ческих конструкций зданий и сооружений при реконструк-
ции. Л., Стройиздат, 1987, 133 стр.
26.	Рекомендации по применению защитно-конструкци-
онных полимеррастворов при реконструкции и строительст-
ве гражданских зданий. М., Стройиздат, 1986, 109 стр.
27.	Руководство по организации строительного произ-
водства в условиях реконструкции промышленных предпри-
ятий, зданий и сооружений. М., Стройиздат, 222 стр.
28.	Порывай Г. А. Предупреждение преждевременного
износа зданий. М., Стройиздат, 1979, 283 стр.
29.	Арендарский Е. Долговечность жилых зданий. Пер.
с польского Предтеченского М. В. М., Стройиздат, 1983,
254 стр.
30.	Рогонский В. А., Костриц А. И., Шеряков В. Ф.
Эксплуатационная надежность зданий. Л., Стройиздат, 1983,
280 стр.
31.	Колотилкин Б. М. Надежность функционирования
жилых зданий. М., Стройиздат, 1989, 375 стр.
162
ГЛАВА 9
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ
Понятие абсолютной и сравнительной эффектив-
ности технических решений широко используется при
выполнении экономических обоснований.
Абсолютная эффективность в масштабах страны
определяется как отношение прироста национального
дохода к капитальным вложениям. Поэтому снижение
потерь от коррозии — эквивалентно приросту нацио-
нального дохода.
Абсолютная эффективность защиты может быть
выражена как отношение годового снижения ущерба
от коррозии к сумме эксплуатационных затрат и капи-
тальных вложений (за счет которых обеспечивается
снижение) с учетом норматива эффективности капи-
тальных вложений.
Что касается сравнительной эффективности, то
она подсчитывается при сопоставлении затрат в сфе-
ре изготовления, монтажа и эксплуатации для новых
материалов и конструкций в сравнении с базовыми.
Как затраты так и остаточный экономический эффект
распределены в различных сферах производства,
включая: заводы-изготовители строительных кон-
струкций; заводы-изготовители химически стойких ма-
териалов; строительно-монтажные организации; спе-
циализированные организации по защите от коррозии;
производственные предприятия, на которых эксплу-
атируются здания и сооружения. [15]
При существующей практике эти организации свя-
заны между собой лишь на период строительства,
работая в системе: заказчик (завод) — генеральный
подрядчик (основная организация, ведущая строи-
тельство)—субподрядчики (организации, выполняю-
щие работы более узкого профиля, в том числе вто-
ричную защиту). Что касается заводов-изготовителей,
то они могут быть как в системе строительных ор-
ганизаций, так и вне их.
После сдачи объекта в эксплуатацию здания и
сооружения переходят на баланс предприятия, пос-
леднее затем несет все затраты, связанные с его
содержанием, в том числе защитой от коррозии. При
такой системе у строителей нет прямой заинтересо-
ванности в увеличении сроков службы зданий и со-
оружений. За этот период могут неоднократно изме-
ниться условия эксплуатации и выставлять иск уже
будет просто некому, так как гарантии на качество
работ, например, по антикоррозионной защите, порой
составляет 6 месяцев.
Было бы ошибочным считать, что контроль за
состоянием зданий и сооружений будет в должной
мере действовать после начала эксплуатации. Такое
положение скорее исключение, чем правило. На
большинстве предприятий отношение к строительным
конструкциям остается отчужденным, как к государ-
ственной собственности, сложившееся в нашей стра-
не. Здания и сооружения являются пассивной частью
основных фондов. В отличии от технологического обо-
рудования они не участвуют в непосредственном по-
лучении продукции. Поэтому при ограниченных воз-
можностях в средствах, а порой дефиците (или высо-
кой стоимости) химзащитных материалов, ремонтиру-
ется в первую очередь то что участвует в обеспечении
выпуска технологической продукции, или же те кон-
струкции, разрушение которых непосредственно уг-
рожает жизни людей.
Снижение культуры эксплуатации и качества ма-
териалов, старение основных фондов, (протекающее
во много раз быстрее при наличии агрессивных сред)
привели к такому состоянию зданий и сооружений,
что некоторые отрасли вынуждены затрачивать на
ремонт значительно большие средства чем на новое
строительство и реконструкцию. [14]
Систематизированные данные о коррозионных
потерях в нашей стране отсутствуют. Попытка в 80-е
годы внедрить на предприятиях форму отчетности
ЦСУ по коррозионным потерям, так называемую №
1-кор. ни к чему не привела—заполняли ее не специ-
алисты по коррозии, а бухгалтерские работники. Поэ-
тому сведения, публикуемые в печати о коррозионных
потерях весьма приблизительны.
Отдельные данные по потерям публиковались
для различных отраслей и предприятий. Они также не
могут быть признаны точными, так как учет, как пра-
вило, проводился применительно к металлоконструк-
циям (весьма редко по арматуре в железобетоне), и
практически отсутствует по тем потерям неметалли-
ческих материалов, которые вызваны разрушениями
от физико-химических воздействий.
Кроме того система учета затрат на ремонты не
совершенна. Поэтому затруднительно выделить ре-
монты, вызванные преждевременными коррозионны-
ми повреждениями из общестроительных затрат, мно-
гие из которых вовсе не связаны с коррозионными
воздействиями.
Для строительных конструкций ущерб от корро-
зии наиболее четко определен в работах В. И. Агад-
жанова [13]. Согласно его данным в 1978 году он
приближался к 2,5 мдр. рублей, а в 1984—4,5 млр.
рублей с учетом прямых и косвенных потерь, что
составляло около 10% общего народнохозяйственно-
го ущерба. К 1990 году общий ущерб уже был около
60 млр. рублей и соответственно на здания и соору-
жения приходилось 6 млр. рублей (рис. 9.1)*
Что касается зарубежных данных, то в США к
середине 80-х годов стоимость затрат, вызванных кор-
розией металла составляла 4,2% от общего нацио-
нального продукта. Немалые потери и в других стра-
нах: ФРГ;—более 3% (от национального, продукта),
* Примечание: Для оценки значимости указанных сумм ‘
следует пользоваться регулярно публикуемыми индексами
пересчета.
11
163
Таблица 4Э.2
6,0
4,5
2,5
1978
1984
шо
Годы
Рис. 9.1.
Ущерб от коррозии строительных конструкций
зданий и сооружений
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
ПО СТЕПЕНИ АГРЕССИВНОСТИ
Отрасли• народного хозяйства	Степень агрессивности среды			
	Не агрес- сивная	Слабо агрессивная	Средне агрессивная	Сильно агрессивная
Черная металлургия	40	35	22	3
Цветная металлургия	30	20	35	15
Машиностроение	82	8	8	2
Химическая и мин. удоб- рений	25	40	23	12
Целлюлозно-бумажная	50	25	17	8
Легкая и пищевая	81	10	8	1
Прочие	90	6	3	1
Япония —1,8. По этим цифрам весьма сложно вы-
явить какие-либо аналогии, так как, во-первых, надо
учитывать огромное количество конструкционных по-
лимеров, используемых за рубежом вместо углеро-
дистой стали (трубопроводы, оборудование, огражде-
ния), во-вторых различие в условиях эксплуатации
зданий, сооружений, технологических аппаратов; в-
третьих иной системой учета потерь от коррозии. Од-
ним из вариантов ориентировочного расчета могли бы
быть использованы данные о безвозвратных потерях
металла [9, 10, 15].
К середине восьмидесятых годов общий металло-
фонд в стране приближался к 2 млр. тонн. Половину
его составляли строительные конструкции зданий и
сооружений, а остальное—машины, оборудование,
транспортные средства, инструменты (табл. 9.1).
В свою очередь в зависимости от характера про-
изводства среды (контактирующие с конструкциями)
могут быть не агрессивными, слабо-, средне- и сильно
агрессивными. По экспертной оценке распределение
производств (% площади) в зависимости от степени
агрессивности можно представить согласно (табл.
9.2). Поэтому можно считать, что не менее 30% стро-
ительных конструкций контактируют с газовой, жид-
кой или твердой агрессивной средой. Если принять,
что развернутая площадь 1 тонны металла примерно
Таблица 9.1
ДОЛЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В СОСТАВЕ
ОСНОВНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФОНДОВ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ, в %
Отрасли	Здания	Сооружения	Всего
Черная и цветная метал- лургия	29,8	18,7	48,5
Химическая и нефтехи- мическая	31,2	14,7	46,9
Машиностроение, метал- лообработка	37,9	6,7	44,6
Целлюлозно-бумажная	30,5	14,9	45,4
Пищевай	34,9	11,2	’	46,1
Легкая	43,5	5,2	48,7
Вся промышленность	28,4	18,8	47,2
15 м2, то применительно к указанным выше конструк-
циям это составит 4,5 млр. м2. [11, 16]
При средней скорости коррозии в промышленной
зоне (применительно к климату умеренной влажнос-
ти) около 0,07 мм/год с каждого м2 ежегодно безвоз-
мездно теряется 600 грамм металла.
Общие безвозвратные потери таким образом
весьма ориентировочно будут около 3 млн. тонн.
Правда мы не учитываем общие убытки от коррозии,
которые дополнительно включают:
—	потери продукта в результате снижения качес-
тва или утечек;
—	затраты на внеплановые ремонты;
—	экологический ущерб, вызванный утечками аг-
рессивных сред в атмосферу или грунты.
Нельзя также исключать и дополнительные за-
траты на вторичную и первичную защиту как при
изготовлении строительных конструкций, так и в пери-
од эксплуатации. Поэтому можно также использовать
систему учета потерь в виде процентов от валового
национального продукта. Эти потери составляют в
нашей стране не менее 3—5%, из которых на долю
зданий и сооружений в свою очередь приходится 10—
20%.
УЧЕТ КОРРОЗИОННЫХ ПОТЕРЬ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ
Коррозионными потерями считаются не только
материальные, трудовые, топливно-энергетические,
денежные издержки, вызванные последствиями кор-
розионных повреждений, оборудования, трубопрово-
дов, элементов зданий и сооружений. Последствиями
этих повреждений являются частичные или полные
остановки производства (не предусмотренные плано-
выми нормами), потери продукции (при утечках или
газовыделениях), ухудшение ее качества, а также
загрязнения окружающей среды.
Суммарные потери Р сум. состоят из прямых и
косвенных:
Реум. = Рпр. + Рк.
где Рпр.— прямые потери от коррозии
Рк.— косвенные потери от коррозии.
Подсчитать потери можно только на действующих
предприятиях, где ведется их учет (это и представляет
основную трудность).
Для сопоставления потерь, вызванных коррозией
строительных конструкций в период эксплуатации, ис-
пользуется коэффициент приведения затрат в различ-
164
ное время (дисконтирование) at.
Учет потерь должен вестись на весь период экс-
плуатации зданий с включением тех затрат, которые
необходимы для его возведения и защиты от кор-
розии. При отсутствии данных о сроках службы, со-
гласно методике НИИЖБ, рекомендуется использо-
вать формулу для определения срока службы Т с.:
где Н а.р. — нормативный процент ежегодных амор-
тизационных отчислений на полное вос-
становление (реновацию) здания или со-
оружения [6, 12, 17].
Прямые потери (Р пр.) включают стоимость заме-
ны и ремонта конструкций, которые не пригодны к
эксплуатации в результате «отказа» до истечения сро-
ка амортизации или проведения ремонтов. Кроме того
к прямым затратам относится стоимость материалов и
продуктов, списанным по причине коррозии.
Р Пр.^Рт + Рг + Рз + Рд,
где Pi—стоимость конструкций, выбывших из-за кор-
розии до истечения срока амортизации;
Р2—стоимость конструкций, замененных при ка-
питальных ремонтах;
Рз — стоимость конструкций, замененных при те-
кущих ремонтах;
Р4— стоимость материалов и конструкций, спи-
санных по причине коррозии при хранении.
Что касается Ръ то эти потери имеют место, когда
наступает аварийное состояние и по условиям эксплу-
атации требуется срочная замена (усиление) до оче-
редного ремонта. В прямые потери включаются затра-
ты на материалы, машины, механизмы за вычетом тех
из них, которые могут быть использованы напрямую
или утилизированы (например металлолом).
Косвенные потери (Р кос.) определяются по фор-
муле:
Р КОС. = Р1 + Р2 + Р3 + Р4,
где Pi — потери от возможных простоев зданий и со-
оружений на период ремонтных работ;
Р2—потери от снижения выпуска продукции;
Рз — потери от снижения качества выпускаемой
продукции;
Р4—потери, вызванные загрязнением окружаю-
щей среды.
Потери от возможного простоя основных фондов
в период ремонтных работ являются одним из наи-
более значительных и в определенной степени подда-
ющихся расчету.
Для крупных производств, выпускающих продук-
цию на сотни миллионов руб. в день, каждые сутки
простоя оборачиваются огромными затратами, не со-
измеримыми со стоимостью как антикоррозионной за-
щиты, так и самого оборудования или строительной
конструкции.
Потери, которые несет производство от полной
остановки в период ремонтов определяется по фор-
муле:
Р ост. = Е х Коб. X tocT.,
где Е—коэффициент эффективности капитальных
вложений;
Коб.—стоимость основного технологического
оборудования (или машин) предприятия, простаиваю-
щих в связи с ремонтом строительных конструкций,
или восстановлением вторичной защиты;
tod. — время простоя, в течение которого оборудо-
вание не может выдавать продукции в результате
проведения ремонтов конструкции зданий или соору-
жений.
Потери, связанные с простоем производства и
снижением выпуска продукции относятся главным об-
разом к тем строительным конструкциям, которые
используются в качестве технологического оборудо-
вания, например резервуары, экстракторы, градирни
и т. д.
Они определяются по формуле:
Р ВЫП. = (В + К) X Ml X tocT.,
где В — единичная оптовая цена сбыта продукции
К—единичная себестоимость продукции
Mi—средний однодневный объем выпуска про-
дукции !
Потери Р3 определяются как разность в стоимости
продукции нормального и ухудшенного качества, вы-
званного коррозией оборудования и сооружений.
Учет стоимости потерь от загрязнения окружаю-
щей среды Р4—как уже отмечалось — наиболее
сложная задача при учете экономической эффектив-
ности мероприятий по защите от коррозии, так как
ущерб от загрязнений может сказываться и после их
ликвидации. Последствия изменения физико-химичес-
кого состава грунтов, атмосферы, подземных вод от-
ражаются на снижение урожайности сельскохозяйст-
венных культур, повышении коррозионного износа
надземных строений и подземных коммуникаций, сни-
жении рыбных запасов, гибели лесов, ликвидации
источников питьевого водоснабжения и, наконец, за-
болеваниях и снижении продолжительности жизни
людей.	(
Применительно к промышленным зданиям и со-
оружениям такой учет даже методологически полнос-
тью не разработан, хотя и имеются отдельные ис-
следования по экономическим аспектам загрязнения
окружающей среды [7]. Не исключено, что со време-
нем именно эти затраты станут одними из основных
для промышленных предприятий при учете потерь от
коррозии. Опыт западных стран, где введены огром-
ные штрафные санкции в случае загрязнения среды
(порой приводящие предприятия к банкротству) пока-
зывает, что только при таком подходе возможно из-
менить отношение к рассматриваемой проблеме.
Экономический эффект от внедрения первичной
или вторичной защиты может быть получен различны-
ми способами: снижением стоимости антикоррозион-
ных материалов и конструкций при сохранении меж-
ремонтных сроков их службы; применением более
дорогих, но долговечных изделий (особенно если они
рассчитаны на весь период эксплуатации здания или
сооружения); использованием минимальной вторич-
ной защиты; выполнением конструкций вообще без
защитных покрытий — «на износ» — с последующей
заменой; уменьшением продолжительностй ремонтов
и потерь от простоев оборудования [14, 17].
Методика определения экономической эффек-
тивности сводится к сравнению вариантов с различны-
ми затратами. Должны быть учтены не только те из
них, что связаны со строительством и эксплуатацией,
но затраты в сфере изготовления
3 = 3 н. +3 э.,
где 3 н. — проведенные затраты до начала эксплу-
атации
3 э.—то же в процессе эксплуатации на площадь
поверхности или объем конструкций.
165
Для учета различий в 3 н. и 3 э. и приведения их к
одному моменту времени (база приведения) использу-
ется коэффициент приведения at, определяемый по
формуле:
а( = (1+Е)1,
где Е—норматив приведения (дисконтирования) раз-
новременных затрат, равный 0,1; t—время (годы)
между моментом осуществления затрат и началом
расчетного периода (базой приведения). За базу при-
ведения принимается начало первого года эксплуата-
ции здания или сооружения.
Затраты по годам до начала эксплуатации приво-
дятся к началу расчетного года умножением на коэф-
фициент at, а эксплуатационные затраты делятся на
соответствующий коэффициент.
Приведенные капитальные вложения в сопря-
женные отрасли для организации выпуска новых ма-
териалов определяются по формуле:
3 м(с) — Е н. х К пр. х Р,
где Е н. — нормативный коэффициент эффективности
капитальных вложений равный 0,15,
К пр. — удельные капитальные вложения в про-
изводственную базу сопряженных отрас-
лей, приведенные к началу их использо-
вания в строительстве [3],
Р—расход материалов и изделий.
При учете затрат в сопряженные отрасли необ-
ходимо, чтобы они были пропорциональны степени
повышения долговечности зданий или сооружений в
целом и компенсировались за счет поступлений в
соответствии со среднегодовой нормой эффективнос-
ти капитальных вложений. Допустимые экономически
целесообразные затраты на вторичную и. первичную
защиту при изготовлении увеличиваются не пропорци-
онально степени повышения срока службы здания
или сооружения. Существуют методики для, определен
ния таких затрат [7]. Это касается тех видов защитных
покрытий и конструкционных материалов, которые
серийно не выпускаются промышленностью. Напри-
мер, для производств с агрессивными средами срав-
нивают два варианта каркаса — из сборного железо-
бетона и армированного полимербетона. При втором
варианте необходимо допольнительно строительство
узла, полигона или завода (в зависимости от объема
конструкций), (рис. 9.2.)
При расчете экономической эффективности но-
вых решений по защите от коррозии можно использо-
вать и более общие формулы. Так согласно [13, 14]
экономический эффект определяется как превыше-
ние стоимостной оценки результатов над стоимостью
Потери от коррозии
при эксплуатации.
Стоимость
У Затрать/ на защиту
/	от коррозии
,	- Оптимальные
эксплуатационные
----- издержки
Срок службы, годы
Рис. 9.2.
Увеличение затрат на защиту с повышением сроков служ-
бы зданий и сооружений.
166
реализации мероприятий НТП (научно-технического
прогресса) за расчетный период осуществления меро-
приятий и является дисконтированным эффектом,
суть которого заключается в определении сроков про-
хождения денежной наличности, амортизационных
отчислений и минимума требуемой нормы прибыли
после уплаты налогов.
ЭТ=РТ—Зт,
где Эт—экономический эффект мероприятия за рас-
четный период (за Т лет);
Рт—стоимостная оценка результатов осущест-
вления мероприятия за расчетный период;
Зт—стоимостная оценка затрат на осуществле-
ние мероприятия за расчетный период.
При расчете используются действующие оптовые
и розничные цены, тарифы на услуги, а также выделя-
ются прямые (основные—Р°) и сопутствующие ре-
зультаты (Р°). Прямыми считаются результаты, непо-
средственно связанные с целевой направленностью
мероприятий, сопутствующими — следствие воздейст-
вия его осуществления на другие сферы производства
и жизнедеятельности людей, т. е. социальные и эко-
логические последствия.
Стоимостная оценка основных результатов меро-
приятий за год для новых предметов Р? и средств
труда Рг определяется:
Р?=^ц.
РЗ-Ц.А.В,,
где Ц—цена единицы продукции, выпускаемой с ис-
пользованием новых предметов или средств
труда в году t;
А—объем применения новых предметов или
средств труда в году 1.
У, В—удельный расход предметов труда и произ-
водительность средств труда в году t.
Затраты на реализацию мероприятия НТП учитыва-
ют издержки как при производстве, так и при исполь-
зовании продукции без учета затрат на приобретение
самой продукции, являющейся объектом НТП.
Стоимостные оценки результатов и затрат на ме-
роприятия НТП, имеющие место в год t, приводятся к
единому для всех рассматриваемых вариантов мо-
менту времени умножением последующих на коэф-
фициент приведения по времени.
Указанная методика определяет экономический
эффект изменения (против базы) прибыли, а не при-
веденных затрат.
Эффект от применения средств и предметов оп-
ределяется за весь срок осуществления мероприятия,
т. е. как интегральный, дисконтированный.
Нормативы эффективности и приведения разно-
временных затрат к одному году равны и составляют:
Е н. = Е нп. = 0,1.
Указанная методика в наибольшей степени соот-
ветствует новым хозрасчетным и рыночным условиям
экономики.
Сложность ее в том, что появляется необходи-
мость прогнозировать стоимость продукции на 10—15
лет, что весьма сложно в наших условиях. Кроме того,
значительные изменения на экономических показа-
телях могут сказаться при загрязнениях окружающей
среды, вызванные коррозионными повреждениями
зданий и сооружений.
Рекомендуемые американской национальной ас-
социацией коррозионистов расчеты экономической
эффективности мероприятий по защите от коррозии
[8, 9] исходит из учета движения денежной наличнос-
ти (доходов или выплат) при исчислении современной
стоимости взимания налогов. Этот метод известен под
названием динамического дисконтированного балан-
са доходов и расходов.
При расчете учитываются ежегодные издержки,
срок службы сооружения или оборудования, стои-
мость, период амортизации, тщательно подсчитывают-
ся затраты на обслуживание, потери продукта и т. д.
Значительная роль при расчете отводится соотноше-
нию между современной и будущей стоимостью. Пос-
ледняя характеризуется тем что деньги могут давать
проценты и их ценность в данный момент отличается
от ценности в будущем. Исчисляя проценты, которые
могут быть получены, можно определять будущую
стоимость сегодняшней денежной единицы. Соответ-
ственно стоимость использованного или заработанно-
го рубля в будущем уменьшится на соответствующую
данному моменту сумму. Все эти расчеты ни в коей
мере не учитывают инфляцию и социальные экономи-
ческие явления.
В основе любой правильной экономической оцен-
ки по защите от коррозии должны лежать данные о
динамике цен и эффективности применения и исполь-
зования первичной и вторичной защиты, затраты на
получение единицы продукции за определенный пе-
риод времени, стоимость, периодичность и продол-
жительность ремонтов для различных схем защиты
[1, 2].
Учет затрат на защиту от коррозии при проек-
тировании.
Для сравнения различных вариантов зданий и
сооружений и выбора наиболее эффективных кон-
струкций в условиях агрессивных сред на стадии
предпроектной проработки требуется базовые дан-
ные о затратах на первичную и вторичную защиту по
построенным предприятиям. Чтобы определить стои-
мость нового производства (когда еще отсутствуют
чертежи и сметная документация) подбираются так
называемые «аналоги», т. е. однотипные производ-
ства близкие по мощности и определяются ориен-
тировочные показатели стоимости строительных кон-
струкций, оборудования, санитарно-технической час-
ти проекта и т. д.
Для выполнения таких расчетов разработаны тех-
нико-экономические справочники и укрупненные по-
казатели стоимости (УПСС). Однако в них отсутствуют
данные по первичной и вторичной защите.
Для первичного определения стоимости в качест-
ве базовых лучше используется не одно, а несколько
однотипных производств.
Большинство строительных конструкций в стране
унифицированы, поэтому базовые данные можно при-
менять для различных отраслей промышленности. За-
траты йа защиту будут определяться главным обра-
зом степенью агрессивности среды (например для
однотипных одно или многоэтажных зданий из сбор-
ного железобетона). Да и сама первичная и вторичная
защита базируется на ограниченной номенклатуре
материалов, используемых например как в химичес-
кой промышленности, так и машиностроении. Поэтому
приведенные ниже основные технико-экономические
показатели, выполненные по объектам-представите-
лям основной химии, могут быть использованы и в
других отраслях народного хозяйства*.
В «основную химию» вошли химические предпри-
ятия и производства минеральных удобрений со сред-
не- и слабо агрессивной средой. Были подробно про-
анализированы десятки предприятий. Производствен-
ные площади для различных типов зданий распреде-
лились следующим образом:
Традиционные типы зданий (одно, двух и
многоэтажные)	—79%
Здания павильонного типа	— 6%
Открытые площадки и этажерки	—15%
По этажности:
Одноэтажные	—63%
Двух- и многоэтажные, включая этажерки —37%
По типу стеновых ограждений 80% зданий выпол-
нены с «теплыми» стенами и 20% являются «холод-
ными».
Вторичная защита составляет от общей стоимости
одноэтажных зданий — 7—8%, а для двух и много-
этажных—13—14% (табл. 9.3). Если же рассматри-
вать сооружения, например открытые этажерки или
резервуары, то вторичная защита примерно равна
стоимости самих конструкций. Таб. 9.4
Не всегда стоимостные показатели являются оп-
ределяющими при выборе проектных решений. Ввиду
ограничений по условиям производства работ (поло-
жительная температура, низкая влажность) защиту от
коррозии можно качественно выполнять в атмосфер-
Таблица 9.3
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ОТНОСИТЕЛЬНОЙ СТОИМОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ЗДАНИЙ
И ВТОРИЧНОЙ ЗАЩИТЫ
Наименование элементов здания	Относительная стоимость элемента с вторичной защитой к об- щей стоимо- сти здания	Относительная стоимость вторичной защиты к стоимости элемента, %
Фундаменты	15—25	2—10
Каркас железобетонный	11—13	12—16
Стены	7—15	0,5—5,0
Перекрытия и покрытия	7—9	8—10
Перегородки	3—5	5—16
Полы по грунту	9—24	до 200
Полы по перекрытию	6—10	до 500
Фундаменты под оборудова- ние	4—15	60—80
Каналы, лотки, приямки	6—8	70—80
Металлоконструкции	10—12	13—17
ных условиях лишь в определенное время года. Поэ-
тому применение конструкций и материалов, сокра-
щающих продолжительность работ может дать значи-
тельный экономический эффект. Из таблицы 9.5 вид-
но, что в условиях агрессивных сред до 66% общих
трудозатрат приходится на работы по защите от кор-
розии. Еще более значительными трудозатратами (и
стоимость) будут при капитальных ремонтах, так как
сроки службы вторичной защиты (включая футеров-
ку) значительно меньше чем самого здания или соору-
жения.
* Примечание: (работа проводилась институтами Проек-
тхимзащита, ЦНИИпромзданий, НИИЖБ, Госхимпроект, Гип-
рохим, ЦНИИЭУС с участием авторов)
167
Таблица 9.4
Таблица 9.5
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ СТОИМОСТЬ И ТРУДОЗАТРАТЫ
ВТОРИЧНОЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ
СБОРНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
Объем резервуара, м3	Отношение стоимости защиты к стоимости резервуара, %		Отношение трудозатрат на защиту к общим трудозатратам на резервуары, %	
	Слабая и средняя агрессивность	. Сильная агрессивность	Слабая и средняя агрессивность	Сильная агрессивность
500	33	113	35	218
1400	33	104	40	235
2400	25	102	43	242
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СТОИМОСТИ
ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ ЗДАНИЙ, В %
Наименование показателей	Одноэтажные здания	Двух и многоэтаж- ные здания	Открытые площадки
Сметная стоимость СМР и тру- дозатраты	100	100	100
Стоимость вторичной защиты к стоимости СМР	7—8	13—14	55
Стоимость вторичной защиты от стоимости защищаемых строи- тельных конструкций	25—29	34—39	90—96
Трудозатраты на вторичную за- щиту от трудозатрат СМР	10—28	14—51	60—66
При технико-экономических расчетах как прави-
ло сопоставляются традиционные решения отдельных
элементов зданий (например колонн, стен, полов, ме-
таллоконструкций и др.) с вновь предлагаемыми —
обладающими большей химической стойкостью и сро-
ком службы или менее трудоемкими, поэтому важно
выявить дифференцированную стоимость по наи-
более характерным элементам здания.
Из табл. 9.3 видно, что наибольшая относительная
стоимость приходится на химически стойкие полы,
защита которых в 4—5 раз дороже самого строитель-
ного элемента, а также на каналы, лотки, фундамен-
ты под оборудование (до 80%).
Для снижения стоимости и повышения уровня
индустриализации использование прогрессивных ме-
тодов первичной защиты может именно в этих эле-
ментах дать наибольший экономический эффект. В
первую очередь следует отметить устройство полов
на силовой плите, использование полимербетон и по-
лимерсиликатбетона в фундаментах, применение мо-
нолитных химически стойких полов, установка обору-
дования без дополнительных фундаментов, о чем го-
ворилось выше.
Анализ внедрения в строительстве новых реше-
ний показывает, что значительный эффект (около
50%) может быть получен за счет совершенствования
архитектурных проработок, улучшения технологичес-
кой части проекта (27%) и на 23% за счет совершенст-
вования конструктивных элементов [5]. Что касается
зданий и соружений с агрессивными средами, то для
них наибольший эффект может быть получен за счет
увеличения межремонтных сроков службы строитель-
ных конструкций.
ЛИТЕРАТУРА
1. Положение о проведении планово-предупредитель-
ного ремонта производственных зданий. Госстрой СССР, М.,
Стройиздат, 1964
, 2. Система планово-предупредительного ремонта хими-
ческого оборудования и транспортных средств на предпри-
ятиях химической и нефтехимической промышленности. М.,
НИИТЭХИМ, 1967
3.	Нормы амортизационных отчислений на основные
фонды народного хозяйства СССР. М., «Экономика», 1974
4.	Рекитар Я. А. Материальная база капитального стро-
ительства. М., Стройиздат, 1988, 382 стр.
5.	Рекитар Я. А. Промышленное строительство за рубе-
жом. Ж-л «Промышленное строительство», № 6, 1967, 27—
29 стр.
6.	Руководство по определению экономической эффек-
тивности повышения долговечности строительных конструк-
ций. Москва, НИИЖБ, 1976
7.	Михалко В. Р. Допустимые затраты в сопряженные
отрасли при изгртовлении конструкций повышенной долго-
вечности. Ж-л «Промышленное строительство», М., 1982,
№ 1, 16—20 стр.
8.	Плудек В. Р. Защита от коррозии на стадии проек-
тирования. пер. с англ. проф. А. В. Шрейдера. М., «Мир», 1960
9.	Stephens W. К., Verink Е. D. Deternate procedures for
the direct colculation of economic approusols of corrosion
control measures «materials Performence» 1976, № 17, № 10
p. 15—19.
10.	Latanision R. M. Current and projected impact of cor-
rosion science and engineering maxerials Performence 1987,
oct, № 10 p. 8—29.
11.	Народное хозяйство СССР за 70 лет. М., Финансы и
статистика, 1967, 765 стр.
12.	Рекомендации по расчету экономической эффек-
тивности применения лако-красочных покрытий для защиты
бетонных и железобетонных конструкций от действия агрес-
сивных сред. М., НИИЖБ, 1986, 40 стр.
13.	Агаджанов В. И. Экономика повышения долговеч-
ности и коррозионной стойкости строительных конструкций.
М., Стройиздат, 1988, 143 стр.
14.	Житников О. Д., Кривошапкин В. Б. Оценка эконо-
мической эффективности противокоррозионных мероприя-
тий. М„ ВНИИОЭНГ, 1989, 42 стр.
14.	Колотыркин Я. М. Цена защиты. Известия 23.12.1985
15.	Капитальное строительство СССР. Статистический
сборник. Финансы и статистика. М., 1986, 245 стр.
17.	Меламут Л. Ш. Определение эффективности затрат,
связанных с повышением долговечности конструкций. Бюл-
летень строительной техники № 11, 1983, 26—27 стр.
168
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Представленная читателю книга обобщает накопленный авторами опыт по
проектированию, строительству, обследованию промышленных зданий с агрес-
сивными средами.
В книге использованы разработки ведущих организаций, занимающихся про-
блемами долговечности и коррозионной защиты: Проектхимзащита, НИИЖБ,
ЦНИИ промзданий, ЦНИИ проектстальконструкция, Харьковский Промстройтип-
проект, МИСИ им, Куйбышева, ВНИПИ теплопроект, Монтажхимзащита, Восток-
химзащита, Тепломонтаж, Союзтеплострой и др. организаций.
Как и всякая техническая литература, книга не может быть универсальной,
однако она охватывает большинство аспектов рассматриваемой проблемы. По
конкретно возникающим вопросам можно найти ответы в указанной нормативной
документации, рекомендуемой литературе или обратиться к авторам через Управ-
ление информации Минстроя России, куда можно направить также замечания,
предложения и по данному изданию.
Авторы извиняются перед читателями за использование статистических дан-
ных, относящихся к бывшему СССР, применение терминов «институт» и «трест»,
хотя они стали или становятся акционерными обществами. Кое-где в книге мы
сохранили понятие «дефицитные материалы», хотя сегодня любые из них можно
приобрести (в т. ч. по импорту), вопрос только в стоимости и издержках при
транспортировке.
Сдано в производство 1.06.94 г. Подписано к печати 18.01.95 г. Формат
издания 84 х 1081/16. Заказ А-289. Тираж 5000.
Отпечатано в типографии Татарского газетно-журнального издательства.
420066. Казань, ул. Декабристов, 2.