ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ НОРМАТИВНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ БЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Цели и задачи работы

Разработать мероприятия по обеспечению нормативной долговечности (Т_н=50 лет) бетонных фундаментов под оборудование в цехе с химически агрессивными технологическими жидкостями.

Исходные данные

В технологическом процессе производства пищевой добавки применяются слабоконцентрированные растворы минеральных кислот (соляной – HCl, азотной – HNO₃, серной – H₂SO₄ и др.), находящихся в ёмкостях, которые установлены на столбчатых фундаментах сечением аb=11 м (по два фундамента на каждую ёмкость). Фундаменты заглублены на h_П=2 м и имеют выступающую над уровнем пола часть высотой h_Н=1 м. В процессе производства возможны проливы кислот, что может привести к коррозионному повреждению бетона как надземной части опор (зона обрызгивания), так и подземной части фундаментов (рис.2.1). Параметры бетона (В/Ц – водоцементное отношение) и концентрацию агрессивного раствора С (г/л) принять по данным табл. 2.1. Условно принять стоимость 1 м³ бетона, равной

Таблица 2.1 – Техническое задание на проектирование

	Цифры варианта
	Первая	Вторая
	Концентрация С, г/л (рН)	Водоцементное отношение бетона, В/Ц
15	0,003 (рН4)	0,66

Решение задания

1. Степень агрессивного воздействия жидких кислых сред к бетону – сильноагрессивная

Выбираются средства вторичной защиты:

-поверхность бетонных опор фундамента следует защищать от коррозии лакокрасочными материалами IV группой покрытия – например эмалью ХВ-785 по ГОСТ 7313-75 (индекс покрытия хк, хщ, в) толщиной 2,5-5,0 мм .

2. Расчёт глубины поражения бетона [5] осуществляется по формулам (2.1) и (2.2) в зависимости от того, сохраняется при эксплуатации буферный слой бетона, или нет.

Под буферным слоем бетона (глубиной поражения бетона L) понимается тот наружный слой бетона, в котором в результате химического взаимодействия с агрессивным внешним раствором в бетоне уже растворились все растворимые компоненты (т.е. гидросиликаты CxSyHz, гидроалюминаты CxAyHz и гидроферриты CxFyHz кальция) и остались только зерна аморфного кремнезёма SiO2, образующие весьма малопрочную структуру.

Таким образом, в случае воздействия кислот буферный слой бетона представляет собой очень пористый и низкопрочный материал, который с одной стороны легко пропускает агрессивные ионы вглубь бетона, а с другой – может удаляться с поверхности вследствие даже слабого механического воздействия (при влажной уборке посредством гидросмыва, механическим воздействием щётками или др.).

При сохранении буферного слоя (что возможно лишь в заглубленной части опор) глубина поражения бетона может быть рассчитана по формуле

, (2.1)

где K – константа скорости коррозии, см²/год;

t – срок эксплуатации конструкции, год;

ℓ – глубина зоны растворения цементного камня бетона; для большинства минеральных кислот можно принять ℓ  0,15см.

Если буферный слой бетона глубиной L удаляется с поверхности конструкции, то можно полагать, что L << ℓ, и из формулы (1) получим выражение для расчёта глубины поражения бетона при отсутствии буферного слоя:

при L²  0,

(2.2)

где L_П – глубина коррозии бетона подземной части опоры; L_Н – глубина коррозии бетона надземной части опоры. Так как в надземной части происходит более ускоренное разрушение бетона, то L_Н > L_П, а при больших значениях концентрации агрессивной жидкости: L_Н >> L_П.

3. Константа скорости коррозии К в формулах (2.1) и (2.2) согласно работам [2…6] может быть определена по следующей формуле

(2.3)

где К  0,89 см²л/(ггод);  С  0,01 г/л; В/Ц  0,05 – для всех минеральных кислот;

С – концентрация агрессивного раствора минеральных кислот, г/л;

В/Ц – водоцементное отношение, принятое при изготовлении бетона (безразмерная величина).

Концентрация C=0,003

Необходимо сделать перерасчет

Перерасчет:

К= 0,89*(0,003+0,01)*(0,66+0,05)=0,89*0,13*0,71=0,0082

4. Стоимость вторичной защиты бетонной конструкции С_ВЗ составляет примерно 25% от стоимости бетона, необходимого для изготовления конструкции, т.е. С_ВЗ  0,25С_Б. С учётом этого рассматриваются значения С_ВЗ и С_Б^/ – стоимость затрат, связанных с увеличением расхода бетона на величину L при изготовлении конструкции, рассчитанную в п. 2.

Если С_ВЗ < С_Б^/ , то технико-экономически целесообразно применить средства вторичной защиты конструкции ВЗ; если же С_ВЗ > С_Б^/ , то требуемую долговечность конструкции дешевле обеспечить путём увеличения толщины защитного слоя бетона на величину L (табл. 2.2).

С_ВЗ^Н, С_ВЗ^П > С_Б

С_ВЗ^Н=1000х0,25=250 р (для 3 варианта)

С_ВЗ^П=2000х0,25=500 р (для 3 варианта)

С_Б^/=1000р/м3х0,606м3=606 р = р/м3