Есть мнение Гидроизоляция Минеральные защитные покрытия для бетонных поверхностей водоочистных сооружений от сернокислотной агрессии

Минеральные защитные покрытия для бетонных поверхностей водоочистных сооружений от сернокислотной агрессии

Михаэль ГОЛЬДШМИДТ, руководитель направления по технологиям защиты бетона на объектах водоочистки и водоподготовки, «MC-Bauchemie»

По мере строительства новых жилых массивов и уплотнения старых, местные водоочистные сооружения и коллекторы часто выделяют неприятные запахи, являясь причиной справедливых жалоб. Иногда эти проблемы решаются путем плотной герметизации канализационных люков. Такие меры ведут к еще более быстрому разрушению сооружений и коллекторов и, как следствие, к более дорогому их ремонту. Если нет надежной защиты поверхностей коллекторов, подобные меры несут еще больше опасности для почвы и окружающей среды. Какие химические процессы происходят в этих пространствах и как их можно защитить - тема данной статьи.

Без всякого сомнения, бетон был и остается главным строительным материалом прошлого и нынешнего столетия. Это очень прочный, широко используемый, легко применяемый и довольно дорогой материал. В строительстве водоочистных и водоотводящих сооружений бетон также является главным строительным материалом.

Уход за существующими объектами, наряду с защитой новых сооружений - один из главных приоритетов сегодня для местных властей. Эта область нуждается в четком планировании и осмысленных действиях. Обдуманные инвестиции должны включать новейшие технологии и экспертные оценки, доступные на сегодняшний день.

Что вызывает разрушение бетона?

Высокая степень индустриализации, более экономное использование воды, наряду с новыми методами очистки, предъявляют наиболее высокие требования к прочности бетона. Прочный бетон может выдержать высокие механические и термальные нагрузки, но, будучи щелочным материалом, имеет свои пределы прочности в случаях контакта с кислыми средами. Уровень рН 5 - это критическая отметка для незащищенного бетона. Городские непромышленные сточные воды, которые поступают на водоочистку с рН 6,5~7, в соответствии с действующими нормами, не представляют опасности для бетона и кирпича. Это означает, что первичной атаки посредством сточных вод не происходит. Но, т.к. стоки проходят различные стадии обработки и очистки, существует опасность вторичной атаки посредством концентрации токсинов биологических процессов, которые в действительности вызывают разрушение бетона. В случае бытовых стоков органические субстанции, получаемые в процессе биологической очистки, трансформируются в биомассу как углекислый газ С02 и сероводород H2S, отдельно друг от друга. С02 -природный газ, находящийся в атмосфере в количестве 0,03%, является катализатором гораздо более опасного процесса -карбонизации бетона, хотя надо отметить, что этот процесс не происходит в мокрой среде водоочистных сооружений. H2S, подобно С02 также не очень агрессивен по отношению к бетону, но является причиной того самого отвратительного запаха, о котором мы упоминали ранее. Предел, при котором мы начинаем чувствовать запах, низок - 0,1 ррм (частиц на миллион). При показателе от 1 до 10 запах рассматривается, как неприятный. В случае, когда концентрация H2S достигает показателя 0,1%, наступают судороги и потеря сознания. С целью минимизации вредного влияния сероводорода необходимо герметично изолировать стадии очистки. Как результат структурных перемен сточных вод в процессе очистки, развивается вторичная атака на бетон над уровнем стоков, так называемая газовая атака. В этих процессах микробактериальная оксидация тиобациллы трансформирует H2S в гораздо более концентрированную серную кислоту H2S04. В течение только нескольких месяцев это неизбежно приведет к падению рН уровня до 1~2,5. H2S04 - высокоагрессивная кислота по отношению к бетону, к тому же кислотная атака проходит двумя путями: с одной стороны она оказывает растворяющий эффект (цементная паста просто растворяется), с другой стороны - это мелкодисперсная атака твердыми частицами отходов нашей жизнедеятельности, которыеобразуюттон-кий слой на поверхности бетона. Проникновение таких кристаллов внутрь бетона вызывает его разрушение, появляются трещины и процесс сильно ускоряется.

Какой вид защитного покрытия наиболее эффективен против газовой атаки?

Под воздействием всех вышеописанных воздействий, незащищенный бетон очень быстро разрушается. Какие материалы подходят для защиты бетона - безопасные для здоровья и окружающей среды, кислотоустойчивые при рН=1 и меньше, имеющие безупречную адгезию к бетону в постоянно влажных условиях, прочные к механическим нагрузкам? Недавние исследования показали, что органические покрытия (эпоксиды и полиуретаны) дают достаточно надежную защиту бетона от кислых сред, но на этом их преимущества заканчиваются.

Текущие результаты проведенных исследований на сооружениях водоочистки показали, что органические покрытия не имеют диффузии водяного пара (не «дышат») и по этой причине обречены на потерю адгезии к бетону. Это происходит из-за давления влаги изнутри бетонной конструкции, находящейся в контакте с грунтом, что, в свою очередь, приводит к образованию пузырей на поверхности защитного покрытия. Очень многие водоочистные сооружения претерпели подобные явления. Органические покрытия очень чувствительны к влажности бетона (для эпоксида 0,6%, для полиуретана - 0,4%), что делает невозможным их использование для санации старых, поврежденных бетонов, находящихся в постоянно влажном состоянии. Сегодняшние нормы Германии (ZTV-W), которые регулируют меры по ремонту бетона, запрещают использование органических материалов для конструкций, которые эксплуатируются во влажных условиях. Подобные принципы относятся и к санитарно-инженерному строительству. Другой серьезный недостаток органики - их слабая устойчивость к механическим нагрузкам.

Как минеральные защитные системы действуют, насколько они открыты для пропуска паров Н₂0?

Минеральные системы на базе цемента, свободного от С₃А (трикальций алюминат), которые обладают диффузией водяного пара («дышат»), гарантируют прочную адгезию к бетону. Таким образом устраняется главная причина разрушения защитного покрытия - потеря плотного сцепления между самим бетоном и защитным материалом. В то же время, помимо способности «дышать», полимерсиликаты высокоустойчивы к газовой атаке при рН < 3,5 на сооружениях водоочистки и водоотводящих коллекторах, где они успешно применяются более 10 лет. Полимерсиликат (без цемента) содержит аморфный силиконовый гель, который формирует прочную, водонепроницаемую, кислотоустойчивую матрицу, а также обеспечивает прочную адгезию к бетону, имеет диффузию Н₂0. Полимерсиликат высокоустойчив против механических воздействий на протяжении длительного времени.

Метод нанесения полимерсиликатов

Полимерсиликат Konusit KK 10 производства компании «МС-Баухеми» состоит из порошка и жидкого компонента, которые перемешиваются между собой в нужной пропорции. Konusit KK 10 наносится как вручную, так и механическим путем на ранее огрунтованную поверхность. Поверхность может быть достаточно влажной во время нанесения. Очень важно наносить требуемый слой покрытия толщиной не менее 8 мм. Это обеспечивает требуемую прочность и плотность защитного покрытия против жидких сред. Через 7 дней система набирает нужную прочность и полностью готова к эксплуатации. Эта система применялась на очистных сооружениях на протяжении более 10 лет, и дальнейшие исследования полностью подтвердили ее эффективность. Полимерсиликат Konusit KK 10 компании «МС-Баухеми» легко справляется с кислотной агрессией при рН = 1 на протяжении десятков лет при условии правильного нанесения. Этот факт был задокументирован несколькими независимыми институтами. В течении многих лет «МС-Баухеми» занимается лицензированной продажей Konusit КК10 по всему миру. «МС-Баухеми» приглашает все заинтересованные организации к сотрудничеству, со своей стороны предлагает детальную информацию, тренинги, ноу-хау по применению этого высокоэффективного, не имеющего аналогов, материала.

Что стоит использовать для защиты бетона?

Учитывая высокие затраты на ремонт бетона вследствие газовой атаки, инвестиции в прочную, надежную защиту бетона имеют прямой экономический смысл. В закрытых циклах очистки стоков нуждаются в защите только верхние зоны (выше уровня сточных вод), а не вся поверхность емкостей.

Стоимость полимерсиликатной системы составляет около 1% от стоимости общих инвестиций в строительство нового очистного сооружения. Нанесение защитной сис темы после ввода сооружений в эксплуатацию стоит значительно больше, чем ее создание в процессе строительства. Это связано с необходимостью остановки рабочих циклов и использованием запасных методов очистки или транспортировки сточных вод.

Ремонт и защита открытых емкостей водоочистки

Для защиты бетона на сооружениях водоочистки с открытыми циклами, где помимо сточных вод, присутствуют и разница температур (заморозка-разморозка), и рост биомассы на поверхности бетона в зоне «вода-воздух», может быть применен только абсолютно непроницаемый и прочный цементный раствор (MC-RIM и МС-RIM-F ). К тому же такой раствор обязан иметь высокую устойчивость (рН 3,5) против кислой среды. Эта защитная система создана на базе цемента без содержания трикальцийалюмината (С3А) и является сульфатостойкой. Ремонтные составы для бетона Nafufill GTS и Nafufill KM 250 - часть защитной системы при применении MC-RIM и MC-RIM-F, они свободны от С₃А цементов, обеспечивая условия для ремонта бетонных поверхностей любой сложности на очистных сооружениях.