Диссертация (1151675), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Коррозия металла элементов дюкера (рисунки 2.37, 2.38) является одной из главных причин возникновенияаварийных ситуаций, сокращения срока службы, а также выхода из эксплуатацииотдельных участков или всего сооружения.Рисунок 2.36 – Ташлинский дюкер Право − Егорлыкского магистрального каналаДефекты железобетонных опор дюкера, образованные вследствие нарушения технологии изготовления, несоблюдения строительных норм и правил, периодического увлажнения, циклов морозостойкости со временем развиваются,что приводит к разрушению бетона, коррозии арматуры и, в конечном итоге, кснижению несущей способности опор и сокращению срока их службы.
В агрес-93сивной и влажной среде (при относительной влажности воздуха более 60 %) процесс коррозии арматуры дефектных опор ускоряется. Под воздействием агрессивной среды происходит изменение структуры и свойств бетона, приводящее к снижению его прочности и преждевременному разрушению [39].Рисунок 2.37 – Место образования протечки, на внешней стороне дюкераНа стенках дюкера из-за уменьшения тольшины вследствие коррозии возникают избыточные напряжения, результатом которых становится разрыв сварных швов.
Ржавые потёки в местах избыточных напряжений иллюстрируются рисунками 2.37 и 2.38, а на рисунке 2.39 − выполненные ремонтные работы.Это требует повышенного внимания к контролю технического состояния.Очевидна необходимость ежегодно проводить обследование железобетонной иметаллической частей дюкера приборами неразрушающего контроля (определение толщины стенок металлической трубы дюкера, определение прочностныхсвойств его железобетонных частей, включая арматуру и нивелировку опор, длясвоевременного назначения планово-предупредительных мероприятий технической эксплуатации и обеспечения надёжного функционирования сооружения.94Рисунок 2.38 − Место образования протечки, на внутренней стороне дюкераРисунок 2.39 – Проведённый ремонт в местах избыточных напряжений95В целом, натурные обследования в очередной раз показали настоятельнуюпотребность в знании закономерности снижения функциональных возможностейводопроводящих сооружений, позволяющих прогнозировать остаточный ресурсработоспособности объектов обследования, что обеспечивает принятие эффективного управленческого решения по выбору первоочередных объектов ремонта,модернизации, восстановления, реконструкции, консервации, ликвидации в условиях ограниченного финансирования.Результаты натурных исследований характерных дефектов водопроводящих сооружений определили методические направления и/или обеспечили информационную поддержку НИР:− по определению параметров технического состояния, характеризующихостаточный срок службы водопроводящих сооружений;− планированию маршрутов инструментального контроля и оценки надёжности ГТС мелиоративного водохозяйственного комплекса;− классификации конструктивных повреждений;− моделированию напряжённо-деформированного состояния элементовводопроводящих сооружений;− созданию информационной базы характерных дефектов, использующейся в программно-техническом комплексе диагностики.2.3 Исследования параметров технического состояния, характеризующих остаточный срок службы водопроводящих сооружений Изучение результатов проведённых натурных обследований и специальныеисследования водопроводящих сооружений, выполненные в составе настоящейработы, показали, что к первоочередным факторам влияния на работоспособностьконструктивных элементов сооружений относится: физическое воздействие водыи абразивное истирание взвешенными и донными наносами, заиление, температурный режим.
Это определило перечень изучаемых в составе диссертационнойработы параметров технического состояния, характеризующих остаточный срок96службы водопроводящих сооружений: водостойкость, истирание, заиление и морозоустойчивость бетона.2.3.1 Исследование параметров водостойкости технического состоянияводопроводящих сооруженийВодостойкость железобетонных элементов водопроводящих сооруженийсвязана с их способностью противодействовать или адаптироваться к физикохимическим влияниям воды и зависит от способности гидратированных соединений, формирующихся в процессе отвердевания цементного камня, растворяться.Водостойкость определяется способностью строительных материалов сохранять водонепроницаемость на весь рассчитываемый период эксплуатации изависит от химического состава контактных вод.
Вода в бассейне рек юга РФ (реки Дон, Кубань, Терек и др.) характеризуется повышенной бикарбонатностью иминерализацией, наблюдается также повышенное содержание магниевых и натриевых солей [157].Характерными загрязняющими веществами вод рек юга РФ являются:медьсодержащие; фенолы; органические соединения по количественным характеристикам присутствующих в воде биохимически разрушающихся загрязнений(БПК5); сульфаты.
Отмечается варьирование концентраций загрязняющих веществ в пределах значений расчётных значений индекса загрязнённости вод(ИЗВ), в основном 3-го класса качества воды − «умеренно загрязнённая».На примере р. Дон можно получить характеристику концентраций загрязняющих веществ: БПК5 − на уровне 1,2−2,4 предельно-допустимых значений(ПДК); железо − 2,6 до 3,1 ПДК; содержание меди − от 1,0 до 3,0 ПДК; содержание нефтепродуктов находилось в пределах ПДК.
Загрязнение значительно возрастает на Нижнем Дону, где наличие нефтепродуктов достигает до 6 ПДК. [301].Основными загрязняющими веществами являются:1. Сульфаты;2. Соединения железа;973. Органические соединения (БПК5, химическое потребление кислорода(ХПК), нитритный азот);4. Соединения магния;5. Нефтяные углеводороды;6. Соединения меди.Вода р. Кубань характеризуется повышенным естественным уровнем минерализации. Максимальная величина минерализации достигает 5,4 г/дм3, сульфатов – 1,5 г/дм3.Среднегодовые величины указанных показателей составили 2,4 г/дм3 и1,0 г/дм3, соответственно. Зафиксированы повышенные содержания органическихвеществ: по БПК5 – 1,7 ПДК, ХПК – 1,8 ПДК; соединений магния – 2,6 ПДК, азота нитритного – 1,2 ПДК, железа общего – 1,1 ПДК, соединений меди – 1,1 ПДК,нефтепродуктов – 1,5 ПДК (величины средние).
Источник загрязнения – естественная минерализация (вымывание солей из солонцеватых почв). Величинаудельного комбинаторного индекса загрязнённости воды (УКИЗВ) в пунктах наблюдений находилась в диапазоне 4,12 – 4,33.Воды р. Терек – горные воды, характеризуются повышенной бикарбонатностью и повышенным содержанием магниевых и натриевых солей.В пересчёте на катионы и анионы:Са − 50 – 70 мг/ дм3HCO3 – 150 – 180 мг/ дм3Mg − 6 – 12 мг/ дм3SO4 − 13 – 95 мг/ дм3Na − 3 – 9 мг/ дм3Cl− 2,5 – 2,5 мг/ дм3Общая минерализация – 137,2 мг/ дм3Увеличение бикарбоната происходит в результате процесса выщелачивания водой природных минералов: известняка, доломита, кальцита, мрамора и т.д.Углекислый газ является прямым виновником этих процессов растворения карбонатов.
В целом, согласно сводам правил [277, 280, 282], содержание агрессивныхпо отношению к компонентам цементного камня веществ невысокое, и воднаясреда не агрессивна. Нужно отметить благоприятное влияние содержания в водебикарбонатов, прежде всего кальция (Са(НСО3)2), на снижение интенсивности98процессов сульфатной коррозии [322] за счёт образования на поверхности бетонатруднорастворимых плёнок, препятствующих проникновению вглубь бетонасульфатионов, агрессивных по отношению к бетону компонентов.
В то же времяэто способствует хорошей растворимости Са(ОН)2 в воде [283]. Однако количество карбонат-иона HCO3 в растворе значительно мало и ведёт к снижению СО2, поэтому углекислота (свободная) реагирует с компонентами цементного камня с образованием новых СаСО3 и эта углекислота агрессивна по отношению к стальнойарматуре. Имеющихся хлоридов недостаточно для ускорения кристаллизациисульфатионов [6].К интенсивности процесса коррозии может привести выщелачивание элементов, что опасно с точки зрения ослабления связи в контактной зоне между цементным камнем и зёрнами заполнителя с последующим истиранием наносами,потерей морозостойкости, усилением механического воздействия транспортируемой воды и т.д., и, в последнюю очередь, потерей несущей способности от снижения прочности бетонной конструкции.На железобетонных элементах водопроводящих сооружений, подверженных воздействию водной среды, где нет абразивного воздействия наносов и воздействия от циклов морозостойкости минимальны, так как в морозный периодвлажность и водонасыщение бетона невысоки, за длительный срок эксплуатации(от 20 до 50 лет) в ходе проведённых натурных исследований наблюдалось сохранение поверхностного слоя бетона и удаление только поверхностной плёнки цементного камня.
Однако поверхностный слой бетона на глубину 2 – 5 мм болеепористый, что говорит о происходящих процессах поверхностного выщелачивания. Об этом свидетельствует [283] и различная продолжительность выделенияпузырьков углекислого газа с поверхности бетона и со свежей поверхности излома бетона, обработанных раствором разведённой соляной кислоты.Препятствуют негативному влиянию и снижают интенсивность процессавыщелачивания и коррозии бетона железобетонных элементов водопроводящихсооружений следующие мероприятия:99− создание водопроводящих сооружений высокой водонепроницаемости сповышенной плотностью бетона водопроводящих сооружений;− применение водостойких портландцементов бетонов повышенной плотности, при изготовлении водопроводящих сооружений, позволяющих получитьцементные соединения менее растворимые в воде, а также значительно снизитьравновесную концентрацию извести в цементном камне;− заполнение водой в период эксплуатации оросительной системы и процесс карбонизации бетона ведёт к образованию более устойчивого, менее химически активного и менее растворимого, чем гидроксид кальция (Са (ОН)2) соединения – углекислого кальция (Са СО3).
В результате поверхностный слой бетонаувеличивает объём от 8 до 12 %;− рациональное использование содержащихся в воде взвешенных и коллоидных частиц, в том числе и органического содержания с целью постепенноговнедрения их вглубь бетона и кольматации пор бетона.Следует отметить, что монолитные элементы разрушаются от процесса выщелачивания значительно быстрей [283], чем сборные, изготовленные индустриально. Усиливают фильтрацию воды через бетон, относительно высокий коэффициент фильтрации, высокая пористость и давление потока. Фильтрационный поток в бетоне наблюдается не только при заполненном оросительной водой сооружении, но и без воды, а также зависит от уровня грунтовых вод на системе [2].Продолжительность фильтрации воды ведёт к интенсификации процессакоррозии бетона и снижению его прочности, которая напрямую зависит от выщелачивания − повышающего пористость бетона, что в свою очередь приводит кувеличению фильтрационного потока и уменьшению безопасного срока службыэксплуатации водопроводящего сооружения:Исследования условий фильтрации применительно к бетонным элементамводопроводящих сооружений выполнялись в лабораторных опытах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
