Недостатки и альтернативы в современном строительстве
Какие недостатки есть при эксплуатации железобетонных резервуаров?
В Российской Федерации, как и остальных государствах постсоветского пространства, запасы воды питьевого или хозяйственного предназначения часто хранятся в железобетонных резервуарах. Большую роль в их распространении сыграли рекомендации, данные в нормативной базе по применению железобетона в сооружениях. К тому же стоимость сооружения резервуаров из армированного бетона и по сей день остается весьма привлекательной. Но многим не известно, что при изначально более низкой цене железобетонных резервуаров их дальнейшая эксплуатация сопровождается большими расходами на осмотр, обслуживание, устранение утечек, ремонт. Причем нередко эти расходы не просто сопоставимы с ценой резервуара, а даже превосходят ее во много раз.
Все резервуары из железобетона обладают общим конструктивным недостатком – вокруг них делается обваловка, наличие которой не дает нормально осматривать резервуары, оценивать состояние их стенок и соединений составляющих их панелей. При обнаружении дефектов обваловка затрудняет проведение ремонтных работ и увеличивает их стоимость. Данные, основанные на опыте эксплуатации резервуаров из железобетона, свидетельствуют, что это дефекты, через которые идет утечка хранимой жидкости.
Железобетонные резервуары для хранения питьевой воды – это строения из монолитного армированного бетона порядка 5 м глубиной. Сборные колонны из железобетона служат опорами для безбалочного плоского перекрытия. Внутри железобетонные перегородки делят резервуар на отдельные секции. На практике принято полностью или частично заглублять железобетонные резервуары в землю, защищая их сверху от замораживания 1-метровым слоем грунта.
Чаще других в обследовании нуждаются резервуары для питьевой воды и отстойники водопроводных станций. Попадание внутрь резервуаров грунтовых вод запрещено по санитарным нормам. Если воды из резервуара будет вытекать в грунт, это приведет к повреждению его основания.
Если плановые освидетельствования и осмотры железобетонных резервуаров будут проводиться несвоевременно и некачественно, увеличится риск расширения имеющихся и образования новых недостатков, особенно в местах, недоступных для простого визуального осмотра. Невнимательность или недостаточная компетенция специалистов, проводящих обследование и осмотр, приводит к игнорированию таких участков. Со временем повреждения увеличиваются в размерах, утечка хранимой жидкости возрастает, негативно влияя на окружающую экологию и технологические процессы. В процессе эксплуатации на выполненные из железобетона конструкции резервуаров оказывает влияние чистая вода, а во время их чистки – химические вещества (гипохлорит натрия, хлор и др.). Части конструкции, находящиеся над уровнем воды, разрушаются под влиянием содержащегося в воздухе углекислого газа.
По концентрации хлоридов и сульфатов, а также по числу рН уровень влияния воды на конструкции из бетона и железобетона в резервуарах для питьевой воды и отстойниках считается не агрессивным. Но, тем не менее, воздействие на железобетонные конструкции питьевая вода оказывает. Проявляется оно в виде определенных процессов:
- взаимодействие углекислоты, растворенной в воде, с гидроксидом кальция, входящим в состав цемента, приводит к образованию бикарбоната кальция, растворимого в воде;
- из состава цемента вода выщелачивает гидроскид кальция, что приводит к уменьшению плотности бетона в поверхностных слоях;
- бетон карбонизируется содержащимся в воздухе углекислым газом с образованием карбоната кальция. Он при благоприятных условиях может скапливаться в порах и трещинах бетона, разрывая его изнутри. Согласно информации, полученной в процессе исследований, карбонизация бетона в отстойниках отличается большой глубиной. В течение 20-30 лет этот процесс доходит не просто до арматуры, а охватывает всю массу бетона по всей толщине.
- хлор взаимодействует с гидроалюминатами кальция, гидросиликатами, гидроксидом и остальными щелочными составляющими цемента. В результате в поверхностном слое бетона цементный камень растворяется. Если процент хлоридов превышает 0,5% от массы цемента, начинается коррозия арматуры.
Внутренние поверхности резервуаров, которые эксплуатируются 20 лет и более, должны быть покрыты защитным слоем из торкретбетона. Как показывают обследования, за это время происходит основательное разрушение торкретбетона и размягчение располагающегося за ним бетонного слоя. Если защитный слой имеет достаточную толщину (15-20 мм), то коррозии на стальной арматуре нет. Если уменьшить толщину защитного слоя на 5 мм, начинается процесс коррозии. Для исправления понадобится убрать остатки торкретбетона и нанести на несущую часть резервуара защитный слой.
На выполненные из железобетона конструкции резервуаров для питьевой воды и отстойников наиболее сильное разрушающее воздействие оказывает сквозная фильтрация жидкости через трещины покрытий, стен и днища. Такие трещины могут появляться в результате общей деформации резервуара, вызванной неравномерной осадкой грунта, либо деформацией отдельных элементов из железобетона, вызванной перепадами температур. Снижение рН бетона в зоне трещин и одновременное поступление растворенного кислорода способствуют образованию на поверхности арматуры гальванической пары (анод находится в трещине). Сталь, находящаяся в трещине, растворяется. Если коррозия протекает достаточно интенсивно, на трещинах возможен обрыв арматуры.
Восстановительно-ремонтные работы в резервуарах питьевой воды и отстойниках предполагают восстановление защитного слоя бетона, с применением материалов для защиты железобетонных конструкций от выщелачивающего влияния воды, заделку трещин путем использования шовных гидроизоляционных составов, восстановлению сечении стальной арматуры.
В итоге получается, что небольшая изначально цена установки резервуара из железобетона выливается в значительные расходы по его эксплуатации и поддержанию соответствующего состояния.
Какие существуют альтернативы?
Одним из наиболее практичных и получивших широкое распространение в Европе вариантом является сборный стальной резервуар. Основными его преимуществами являются:
- коррозийная стойкость
- превосходные герметические свойства
- гигиеничность
- отсутствие необходимости покраски
- простая сборка и быстрый демонтаж
- возможность установки в технически сложных условиях
- возможность увеличения объема
Изначально стоимость такого резервуара выше, чем стоимость железобетонного. Но при учете всех дополнительных расходов - начиная с монтажа и заканчивая обслуживанием - обнаруживается существенная выгода.