Защита стальной арматуры от коррозии в конструкциях их ячеистых бетонов автоклавного твердения

1

2

Контрольные образцы - арматура без защитного покрытия

Арматура, защищенная поливинилбутиральным покрытием

5,2

9,8

Из данных, представленных в таблице 3.2 видно, что порошковое защитное покрытие увеличивает силу сцепления арматуры с бетоном почти в два раза.

Оценка защитных свойств покрытий по отношению к арматуре производилась на основании результатов ускоренных коррозионных испытаний образцов ячеистого бетона, армированных одним стержнем по продольной оси образца размерами 4х4х16 см.

Испытания заключались в периодическом увлажнении образцов в 3%-ном растворе NaCI с последующей их сушкой в сушильном шкафу при температуре 60^оС. В сутки проводилось два цикла коррозионных испытаний образцов.

После проведения коррозионных испытаний стержни извлекались из образцов и тщательно очищались от продуктов коррозии. Снятие продуктов коррозии с поверхности металла производилось промывкой в растворе соляной кислоты с добавкой уротропина. Отмытый стержень высушивался и взвешивался на аналитических весах. Определялись потери в весе стали с учетом потерь металла при его обработке в соляной кислоте. Замерялась площадь коррозионных повреждений и максимальная глубина проникновения коррозии.

Таким образом, коррозионная стойкость в образцах, армированных стержнями, оценивалась по трем показателям: а) потери в весе стержней (г/см² арматурного стержня), б) площадь коррозионных повреждений (в%), в) максимальная глубина коррозионных повреждений (в мкм).

Критерием при выборе защитного покрытия являлись минимальные значения этих показателей.

Полученные результаты испытаний показывают, что защитные свойства композиции, составленной из поливинилбутираля и портландцемента, в значительной мере зависят от количества, содержащегося в покрытии портландцемента. При увеличении процентного содержания цемента в покрытии до 40%, его защитные свойства существенно возрастают (рис. 3.7).

Из рисунка 3.7 видно, что потери массы стержней зависят от количества цемента в полимерном покрытии. Максимальные потери массы металла имеют место при содержании цемента 30%, а поливинилбутираля 70%. С увеличением содержания цемента потери массы стали уменьшаются до определенного значения соотношений цемент: поливинилбутираль.

Оптимальное значение содержания цемента в полимерном покрытии находится при соотношении цемент: поливинилбутираль 40%: 60%. С увеличением содержания цемента в покрытии свыше 40% потери массы стали вновь увеличиваются, что объясняется, по нашему мнению, повышением пористости покрытия в результате увеличения количества вовлеченного воздуха вместе с портландцементом. При этом оплавленного при полимеризации поливинилбутираля становится недостаточным для полного покрытия всех частичек цемента.

Результаты ускоренных коррозионных испытаний арматурных стержней подтвердили данные, приведенные на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 - Потери в весе стальных стержней в зависимости от содержания цемента в составе покрытий из поливинилбутираля

Так, после 600 циклов коррозионных испытаний, средние потери в весе стержней, покрытых слоем полимерцементной композиции, содержащей 40% портландцемента и 60% поливинилбутираля, составили 8,5%.

Средние потери в весе стержней, содержащих в защитном полимерцементном покрытии 30% портландцемента, составили 0,4% потерь в весе стержней контрольных образцов, прошедших 100 циклов коррозионных испытаний (таблица 3.3).

Таблица 3.3 - Потери в весе стержней в зависимости от длительности коррозионных испытаний образцов и толщины защитного слоя поливинилбутиральцементного покрытия

Состав покрытия:	Толщина покрытия, мкм	Потери в весе стержней г/м2 поверхности металла при длительности коррозионных испытаний
		100 циклов	300 циклов	600 циклов
40% цемента 60% поливинилбутираля	50	43	131	189
	75	3,21	5,79	6,92
	100	0	0,79	1,18
	150	0	0	0

Из данных, представленных в таблице 3.3 видно, что с увеличением толщины поливинилбутиральцементного покрытия уменьшаются потери массы стали. Так, например, при увеличении толщины покрытия с 50 мкм до 75 мкм потери массы стальных стержней снижаются в 27,3 раза, а при увеличении толщины покрытия до 100 мкм снижение потерь массы стали составляет в 160 раз меньше, чем при толщине покрытия 50 мкм.

При толщине покрытия 150 мкм потерь массы стали не наблюдается даже при жестких условиях испытаний в 3%-ной соляной кислоте в течение 600 циклов попеременного смачивания в растворе кислоты и высушивания армированных образцов на воздухе в комнатных условиях.

Проверка толщины нейтрализованного слоя бетона на перпендикулярном сколе бетонного образца раствором фенолфталеина показала, что ячеистый бетон был полностью нейтрализован после 600 циклов ускоренных испытаний на попеременное увлажнение раствором кислоты и высушивания.

Это свидетельствует о том, что защитный эффект поливинилбутиральцементного покрытия очень высок и не зависит от рН среды бетона.

Полученные различными методами испытания коррозионной стойкости стальных образцов под различными антикоррозионными покрытиями позволяют нам рекомендовать для защиты стали от коррозии покрытия на основе поливинилбутираля с добавкой портландцемента.

Это покрытие может широко применяться не только для защиты стальной арматуры в железобетонных конструкциях, но и для защиты металлических строительных конструкций, эксплуатирующихся в агрессивных средах. Эти рекомендации нами сделаны на основе испытаний армированных образцов из ячеистого бетона в агрессивной среде соляной кислоты, где бетон был полностью нейтрализован после 100 циклов испытаний в 3%-ной соляной кислоте. Проведенные испытания свидетельствуют о высокой кислотостойкости поливинилбутиральцементного покрытия.

4. Рекомендации к производственному применению технологии приготовления и нанесения порошковых покрытий и её технико-экономический эффект

Разработанный состав порошкового антикоррозионного поливинилбутиральцементного покрытия для защиты арматуры ячеистобетонных конструкций от коррозии, показал высокую эффективность при изучении их основных эксплуатационных и технологических свойств. Они с успехом защищают арматуру в ячеистом бетоне при их испытании на попеременное увлажнение 3%-ным раствором NaCI и высушивании на воздухе в течение 600 циклов.

Это позволило приступить к разработке производственной технологии нанесения покрытий, разработке рекомендации к применению и расчету технико-экономического эффекта.

4.1 Технология

К наиболее важным технологическим операциям, оказывающим влияние на коррозионную стойкость арматуры под покрытием, адгезионных свойств полимерных покрытий электростатического нанесения, относятся: подготовка защищаемой поверхности; приготовление порошковых композиций; нанесение составов в электростатическом поле; отверждение покрытий в период полимеризации поливинилбутираля. Высокая степень механизации и автоматизации работ при этом является отличительным признаком порошковых полимерных покрытий по сравнению с жидкими антикоррозионными покрытиями на основе битумов и латекса СКС 65-ГП. Поэтому, при разработке технологии нанесения покрытий мы стремились максимально автоматизировать процессы нанесения составов и отверждения покрытий, исключить влияние человеческого фактора на технологические режимы.

Подготовка защищаемой поверхности металлических изделий

Качество полимерных покрытий, их долговечность и защитные свойства в значительной мере зависят от подготовки поверхности защищаемого изделия (подложки), удаления загрязнений, создания условий для смачивания поверхности металла расплавом полимера, а также от электрохимического состояния системы металл - полимерное покрытие.

В строительстве применяются механические, термические, химические способы подготовки, а также грунтование прокорродировавшей поверхности различными преобразователями ржавчины, обеспечивающими одновременную очистку и подготовку поверхности.

Применение многочисленных химических и электрохимических методов очистки, преобразователей ржавчины, травильных паст и др. технологически являются более сложными, осуществляемыми в стационарных заводских условиях. Для уточнения требований и состава операций по подготовке поверхности перед нанесением покрытий на металлические изделия, определили влияние способа ее подготовки на физико-механические свойства покрытий и электрохимическое состояние металла, подготовленного для нанесения покрытий.

Анализ результатов, приведенных в технической литературе, позволяет сделать следующие выводы:

а) дробеструйная (пескоструйная) подготовка поверхности обеспечивает наиболее полную очистку поверхности металла от окалины и загрязнений. Увеличение адгезии по сравнению с другими способами на 17-23% происходит за счет защемления полимера развитой шероховатой поверхностью металла [48].

Однако при нанесении полимерных покрытий с большой скоростью, а также при нанесении покрытий на холодную поверхность металла, возможно защемление газовых включений полимером в развитой шероховатой поверхности подслоя. Затрудняется смачивание поверхности металла полимером. Электродный потенциал стали, при дробеструйной подготовке поверхности сдвинут на 10-20 мВ в отрицательную сторону по сравнению с другими способами подготовки поверхности, что делает металл более активным [37];

б) применение обезжиривания щелочным средством и термическое обезжиривание с одновременным оксидированием поверхности обеспечивают примерно одинаковые качества и электрохимическое состояние металла, подготовленного под покрытие, однако значительное увеличение адгезии покрытий при оксидировании поверхности происходит, как показали физико-химические исследования, в результате взаимодействия оксидов железа с порошковым поливинилбутиралем и цементом. При этом электродный потенциал стали по сравнению с потенциалом одробеструенной поверхности возрастает с 0,41 В, а не очищенной с 0,45 В, до - 0,39 В, что указывает на пассивацию металла;

в) покрытие поверхности металла сдвигает потенциал до 0,37 и - 0,38 В соответственно, ввиду чего электрохимическое состояние на границе металл - полимерное покрытие у антикоррозионных покрытий, наполненных портландцементом более благоприятно, чем у цементно-полистирольных, которые, однако, имеют близкий потенциал. Это объясняется однородностью химического состава наполнителя и материала подслоя в случае термической обработки поверхности;

г) совмещение обезжиривания щелочным моющим средством с термическим обезжириванием и оксидированием поверхности практически не изменяет электрохимического состояния системы, но улучшает физико-механические свойства покрытий. Это может быть объяснено тем, что щелочные моющие средства не для всех жировых загрязнений эффективны. Термическое обезжиривание, проводимое после щелочного обезжиривания, устраняет недостатки последнего. При применении только термического обезжиривания сильные масляные загрязнения оставляют значительное количество шлаков, которые ухудшают свойства покрытий.

Таким образом, считаем наиболее оптимальным способом подготовки поверхности изделий перед нанесением на них антикоррозионных покрытий, обезжиривание щелочным моющим средством с дальнейшим удалением загрязнений (окалин) металлическими щетками. После этого проводят последующую термическую обработку, с целью термического обезжиривания и оксидирования поверхности стали.

Следует отметить, что такие способы подготовки защищаемой поверхности под нанесение порошковых антикоррозионных покрытий не приемлемы для арматуры в бетонах. Эти способы мы приводим для того, чтобы потребитель (заказчик) мог использовать названные методы для защиты металлических изделий от коррозии (например, для защиты от коррозии металлочерепицы, морских судов и др.).

При сильном загрязнении поверхности изделий, а также в случаях образования окалины при термической обработке, удаление которой при помощи механических щеток затруднено, целесообразно применение дробеструйной обработки поверхности, которое выполняется непосредственно перед нанесением покрытий.

Такая технологическая схема оптимальна потому, что позволяет при однократном нагреве выполнить термическое обезжиривание, оксидирование поверхности стали, а также осуществить нагрев изделий для формирования на них полимерных покрытий.

Приготовление порошковых композиций

Перед началом работ по нанесению полимерных покрытий порошковые материалы и ингредиенты порошковых полимерных композиций подвергаются входному контролю. При этом проверяются внешний вид, уточняются режимы нанесения и формирования покрытий (для каждой партии). Большое значение на технологические свойства полимерных композиций при их нанесении оказывает влажность материала, поэтому сушка порошков перед их нанесением необходима.

Обычно порошковые материалы поставляются заводами - изготовителями в мешках по 25 или 50 кг. Для их хранения в цехах после сушки необходимо предусмотреть специальные герметичные емкости. Перед загрузкой порошков в бункеры устройств, для нанесения покрытий, их просеивают, и гомогенизирует совместным помолом в шаровой мельнице в течение 15-20 минут. При хранении порошков необходимо помнить, что почти все они гигроскопичны.

При организации производства покрытий в цехе необходимо предусмотреть участок по приготовлению порошковых композиций, если порошковый материал не поставляется в готовом виде или качество его неудовлетворительное (например, наличие оплавленных включений). На таком участке должны быть установлены шаровые мельницы, вибросита, емкости для хранения порошка, печи для его сушки. Сушку порошка обычно производят в специальных сушильных шкафах или сушильном барабане при температуре 50-60°C с естественной циркуляцией воздуха.

Технологическая схема приготовления порошковой полимерной композиции на основе поливинилбутираля с добавкой портландцемента включает сушку, просеивание и дозировку каждого компонента в отдельности (рисунок 4.1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4.1 - Технологическая схема приготовления порошкового антикоррозионного покрытия на основе поливинилбутираля, модифицированного портландцементом

Поливинилбутираль сушат, просеивают, гомогенизируют в шаровой мельнице для лучшего распределения в общей массе с портландцементом. Измельчение (гомогенизацию) производят в шаровых барабанных мельницах. При этом размер наибольших фракций не должен превышать 50 мкм. Сушку компонентов порошковой полимерной композиции производят в специальных сушильных шкафах при температуре 50-60°C с вытяжкой за счет естественной циркуляции воздуха. Время сушки порошковых компонентов до постоянной массы обычно составляет 1-2 час. После сушки компоненты просеивают на сите 0,15 и дозируют по массе на автоматических весах.

Портландцемент в сушке не нуждается, поэтому отдозированное количество цемента загружают в шаровую мельницу совместно с поливилбутиралем и гомогенизируют.

После совместного перемешивания в течение 15 - 20 минут порошковая композиция готова к применению для нанесения покрытий в электростатическом поле.

Состав разработанного нами порошкового антикоррозионного покрытия следующий, в частях по массе:

порошковый поливинилбутираль 60

портландцемент 40

Совмещение компонентов разработанного нами антикоррозионного покрытия производят, перемешиваем их в шаровой или стержневой мельнице, куда загружают одновременно все компоненты, взятые в требуемых расчетных соотношениях. Время, необходимое для получения однородной смеси находится в пределах 15-20 минут. При таком режиме перемешивания достигается равномерное распределение компонентов по всему объему композиции. Продолжительность хранения порошковых полимерных композиций по сравнению с жидкими лакокрасочными составами значительно выше и составляет от нескольких месяцев до нескольких лет при исключении увлажнения.

Определение оптимальных режимов нанесения покрытий

Важнейшими физико-механическими показателями, определяющими длительность защитного эффекта порошковых полимерных покрытий, является: сплошность, адгезия, стойкость к ударным нагрузкам и механическая прочность (эластичность). Как показали исследования главы 3, при применении полимерных покрытий для защиты от коррозии сталей, особое значение приобретает сплошность покрытий. Локальное нарушение сплошности покрытий носит вероятностный характер. При совпадении закалочных трещин на поверхности стали с дефектами покрытия, выражающимися в локальном нарушении сплошности, коррозионная стойкость покрытой арматуры резко падает.

Нарушение сплошности покрытий может происходить в местах газовых включений, образующихся в процессе пленкообразования расплавом порошка полимера. На рисунке 4.2 представлены фотографии процесса пленкообразования, полученные с помощью микроскопа МИМ-8 путем нагревания слоя порошка калиброванной толщины на стеклянной подложке с постоянной скоростью (50С/мин).

а)

Покрытия, толщиной 100 мкм

б)

Покрытия, толщиной 150 мкм

Рисунок 4.2 ? Пленкообразование расплавом порошка полимера

Из рисунка 4.2 видно, что переход порошкового покрытия в монолитную пленку сопровождается рядом физико-химических процессов: изменением формы частиц и физического состояния материала, усадкой порошка, которая приводит к изменению плотности упаковки его частиц, изменениям прозрачности слоя покрытия. Толщину слоя порошка выбрали с таким расчетом, чтобы можно было наблюдать стадии процесса сплавления частиц в проходящем свете. Она составила 100 и 150 мкм. На рисунке 4.2-а показаны стадии процесса сплавления частиц порошка, толщиной 100 мкм. Покрытие представляет собой чередование бесформенных глобулярных участков полимера, толщиной около 50 мкм и непокрытой подложки. При сплавлении слоя порошковой полимерной композиции при первоначальной толщине слоя 150 мкм плотность упаковки частиц полимерного порошка получается выше (рисунок 4.2-б), а толщина пленки покрытия увеличивается и покрытие получается сплошным. Лишь кое-где видны газовые включения, защемленные полимером.

Объясняется это тем, что при нагревании порошка до температуры плавления полимерного материала, в случае формирования покрытия толщиной более 100 мкм, происходит расплавление частиц порошка полимера до вязкотекучего состояния. При этом вместе с наполнителем - цементом вовлекаются газовые включения, и они защемляются расплавом полимера (рисунок 4.3).

Рисунок 4.3 ? Защемление воздуха при пленкообразовании расплавом порошка полимера

Этот момент соответствует фотографиям 1-3 (рисунок 4.2-б). В течение 5-10 минут выдержки количество расплава полимера увеличивается при незначительном изменении (снижении) его вязкости, при этом формируются плотная пленка фото 4 (рисунок 4.2-б). Объемных изменений покрытий практически не происходит, газовые включения покидают пленку, так как вязкость полимера при нагревании уменьшается.

Дальнейшая выдержка при той же температуре в течение 15-20 минут приводит к новому появлению газовых пузырьков, вызванных деструкцией полимерного материала. Такое явление свойственно покрытиям на основе термопластичных полимерных материалов 49. Отсюда можно сделать вывод, что длительная выдержка в состоянии расплава порошковых полимерных материалов не имеет смысла, так как при этом возможно снижение сплошности покрытия и их термическое старение, следствием чего является изменение их физико-механических свойств.

При последовательном нанесении тонких слоев, толщиной не более 100 мкм, на предварительно нагретую поверхность процесс формирования покрытий происходит без защемления воздуха.

Таким образом, для получения заведомо сплошных покрытий при использовании аэродисперсных способов нанесения порошков, необходимо строго подбирать и выполнять режимы нанесения и термообработки покрытий. Толщина покрытий из условий обеспечения сплошности обычно составляет не менее 150-200 мкм. Толщина каждого слоя не должна превышать 100 мкм. При нанесении покрытий на предварительно нагретые металлические изделия их температура не должна снижаться ниже температуры плавления полимера в течение всего процесса нанесения и формирования покрытия.

4.2 Экономическая эффективность применения порошковых полимерных покрытий в производстве

Краткая технологическая характеристика сравниваемых вариантов и расчет экономической эффективности

Расчет годового экономического эффекта производили согласно [50]. При этом определяли эффект от применения порошковых полимерных покрытий при устройстве противокоррозионных покрытий стальных изделий за счет увеличения срока их службы. За базовый объект и сравниваемый варианты были приняты известные антикоррозионные покрытия, рекомендованные СН 277-80. Стеновые панели из ячеистого бетона были выбраны с учетом того, что они массово выпускаются строительными организациями. Кроме того, арматура в конструкциях из ячеистого бетона автоклавного твердения подвержена язвенной коррозии при их эксплуатации в агрессивных средах. Как показали наши эксперименты, предлагаемое антикоррозионное покрытие может успешно работать и при защите арматуры в бетонах, эксплуатирующихся в агрессивных средах. Это еще раз подтверждает верность выбора стеновых панелей в качестве базового варианта, для сравнений коррозионной стойкости арматуры под известными и разработанными антикоррозионными покрытиями.

Исходные технико-экономические данные, необходимые для расчета эффективности разработанного порошкового полимерного покрытия и технологии его нанесения на арматуру при изготовлении стеновых панелей, приведены в таблице 4.1.

При этом приняты следующие допущения:

- расход стали на 1 м³ бетона взят в среднем из заводской калькуляции при использовании арматуры класса А-III;

- не учтены расходы по очистке арматуры, т.к. в соответствии со строительными нормами и правилами по данным [11] арматура перед бетонированием должна быть очищена от ржавчины и загрязнений во всех случаях;

- стоимость вяжущего, вид армирования, класс стали, и ее расход на 1 м³ бетона приняты без изменений;

- объем предполагаемого внедрения взят 1500 м³. Расчет экономической эффективности выполнен на 1 м³ бетона.

- расчетная толщина покрытий принята 200 мкм. Стоимость электроэнергии, расходуемой в процессе нанесения и формирования покрытий, взята в сумме с другими энергетическими затратами и составляет в среднем 15 тг/м³ бетона; Стоимость поливинилбутирального порошка взята в соответствии с отпускной ценой завода изготовителя;

- стоимость портландцемента - в соответствии с отпускной ценой Вольского завода (28 тыс. тг/т);

- срок службы ячеистобетонных конструкций в соответствии с п. 1.6 главы СНиП II-В, 6.62 «Ограждающие конструкции. Нормы проектирования» принимаем равным - 50 лет.

Приведенные затраты на возведение конструкций, защищаемых от коррозии, определяются по формуле:

Пд = Сд + Ен · Ф,

где С - стоимость единицы конструкций в деле, определяется по сметным нормам, включая стоимость изготовления, транспорта и монтажа конструкций, а также стоимость защиты от коррозии;

Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений, равный 0,12;

Ф - удельная стоимость основных производственных фондов, участвующих при строительстве.

Исходные технико-экономические данные для расчета экономической эффективности приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Исходные данные для расчета экономической эффективности

№№ п.п.	Наименование показателей	Ед. изм.	По эталону	По новой технологии	Обоснование принятых величин
1	Срок службы зданий (Тс)	лет	50	50	П. 16 гл. СНиП II-В, 6-62 «Ограждающие конструкции. Нормы проектирования»
2	Срок службы антикоррозионного покрытия (Тз.к.)	лет	3	25	Экспериментальные данные
3	Периодичность капитальных ремонтов (Тк.р.)	лет	10	18	Приложение 5 поз. 32 данного руководства [50]
4	Отпускная цена армированного газобетона	тг	6500	6000	Отчетная калькуляция комбината «Промстрой-индустрия» г. Темиртау
5	В том числе стоимость защиты от коррозии	тг	1500	750	Отчетная калькуляция комбината «Промстрой-индустрия» г. Темиртау
6	Стоимость одного капитального ремонта, отнесенная к 1м3 изделий (Ск.р.=Сд)	тг	8016,78	6766,78	По позиции 4.4 руководства [50].
7	Стоимость восстановления защитного покрытия	тг	40	10	По позиции 4.4 руководства [50].
8	Приведенные затраты в сопряженные отрасли, отнесенные к 1м3 изделий Пм(с)	тг	28,8	318	Таблица 4.2
9	Продолжительность одного капитального ремонта	тг	0,03	0,03	Таблица 4.2
10	Продолжительность работ по восстановлению покрытий	год	0,02	0,02	Таблица 4.2
11	Стоимость действую-щих основных фондов, простаивающих во время ремонта	тыс. тг	10	10	Таблица 4.2
12	Стоимость производ-ственных фондов, отличающихся по сравниваемым вариантам при выпол-нении работ по защите и восстановлению	тг	40	5	Таблица 4.2

По эталону:

Сд₁ = 6500 + 4,28 + 12,5 + 1500 = 8016,78

По предлагаемому варианту:

Сд₂ = 6000 + 4,28 + 12,5 + 750 = 6766,78,

где 6500 и 6000 - отпускная цена 1м³ изделий по старой и новой технологии антикоррозионной защиты арматуры в ячеистых бетонах автоклавного твердения;

4,28 - стоимость транспортировки арматурных каркасов в цехе;

12,5 - монтажные расходы (фиксация арматуры в формах) согласно расценкам №408-422 ЕрЕр, сборник №11. - М.: 1986.

1500 - стоимость изготовления и нанесения латексно-минерального покрытия на арматурный каркас, тг;

750 - стоимость изготовления и нанесения порошкового поливинилбутирального покрытия на арматурный каркас, тг;

По эталону:

Пд₁ = Сд₁ + Ен · Ф = 8016,78 + 0,12 · 5 = 8017,38

По предлагаемому варианту:

Пд₂ = Сд₂ + Ен · Ф = 6766,78 + 0,12 · 5 = 6767,38

Удельная стоимость основных производственных фондов, участвующих при строительстве (Ф), нами принята соответственно 5 и 5.

Расчеты приведенных затрат в сопряженных отраслях по всем материалам сведены в табл. 4.2, на основании которой, имеем:

по эталону: Пм(с) = 28,8

по предлагаемому варианту Пм(с) = 318

Приведенные затраты, осуществляемые до начала эксплуатации зданий и сооружений, определяются по формуле:

Пн = [Пд + ] · а_t,

где а_t - коэффициент приведения разновременных затрат.

Значение а_t берем по приложению 1 для t = 2 года (согласно п. 50 главы СНиП III-A, 3-66), так как окончание строительства зданий и начало первого года эксплуатации принимаем в один и тот же год, т.е. а_t = 1.

По эталону:

Пн₁ = [Пд₁ + ] · а_t = 8017,38 + 28,8 · 1 = 8046,18

По предлагаемому варианту:

Пн₂ = [Пд₂ + ] · а_t = 6767,38 + 318 · 1 = 7085,38

Предполагаем, что капитальные вложения в ремонтную базу производятся в начале первого года эксплуатации, и принимаем их в соответствии с поз. 5 табл. 4.1 приложения:

по эталонуКэ₁ = 5

по предлагаемому варианту Кэ₂ = 5.

Таблица 4.2 - Расчет удельных капитальных вложений в сопряженные отрасли, поставляющие материалы для строительства

№№ п.п.	Наименование вариантов защиты от коррозии и применяемые материалы	Основание для расчета	Затраты, тг на 1т материалов	Расход материалов в кг на 1 м3 изделий	Приведен-ные затраты, тг на 1 м3 изделий
			приведенные удельные капвложения	приведен-ные затраты
1	Латексно-минеральное покрытие 1. известково - кремнеземистое вяжущее. 2.латекс СКС-65ГП 3. казеин	Прилож. 3. поз. 68	7000 15000 2000	1,2 1,2 1,2	600 400 50	8,4 18,0 2,4
	28,8
2	Предлагаемое покрытие: 1. Поливинил-бутираль 2. Портланд-цемент	Прилож. 3 поз. 72	50000 25000	96,0 2,5	300 120	288 30

Текущие эксплуатационные затраты определяем по данным таблицы 1 и по формуле:

Сэ = Ск.р. · µ_к.р. + Ст.р. · µ_т.р. + Сз.к. · µ_з.к. + Сп · µ_п,

где: Ск.р. - стоимость одного капитального ремонта конструкций, защищенных от коррозии;

Ст.р. - стоимость ежегодных текущих ремонтов;

Сз.к. - стоимость восстановления антикоррозионной защиты конструкций;

Сп - стоимость потерь из-за возможного простоя основных производственных фондов в период проведения ремонтно-строительных работ;

µ_п - суммарный коэффициент приведения разновременных затрат, осуществляемых в период эксплуатации зданий и сооружений, к началу первого года эксплуатации.

Значение µ нами принято согласно данным приложения 4 указанного руководства.

Стоимость капитальных ремонтов, осуществляемых за срок эксплуатации зданий и сооружений (срок сравнения) Тс - 50 лет, приведенная к началу эксплуатации с учетом µ_к.р. равна:

по эталону:

ј = по табл. прилож. 4 для Тс = 50 лет ј = 5, коэффициент µ_к.р. = 0,328, тогда Ск.р. · µ_к.р. = 8016,78 ? 0,328 = 2629,5

по предлагаемому варианту:

ј = по табл. 3 прилож. 4 для Тс = 50 лет и ј = 2,7, коэффициент µ_к.р. = 0,103, тогда Ск.р. · µ_к.р. = 6766,78 ? 0,103 = 696,9.

Стоимость текущих ремонтов Ст.р., осуществляемых за срок эксплуатации зданий Тс = 50 лет с учетом коэффициента µ_т.р. = 6,645

по эталону:

Ст.р. = 0,35 ?

где Сд - Сз.к. - стоимость замены конструкций за вычетом стоимости восстановления защиты от коррозии;

Тк.р. - периодичность осуществления капитального ремонта элементов зданий и сооружений, принимаемых по данным натурных обследований или по приложению 5. Для нашего случая Тк.р. = 18 лет.

по эталону:

Ст.р. = 0,35 ? = 279,2

по предлагаемому варианту:

Ст.р. = 0,35 ? = 0,35 ? = 131,4

Тогда Ст.р. ? µ_т.р. по эталону:

Ст.р. ? µ_т.р. = 279,2 ? 6,645 = 1855,3

по предлагаемому варианту:

Ст.р. ? µ_т.р. = 131,4 ? 6,645 = 873,2

Стоимость восстановления защитных антикоррозионных покрытий, осуществляемых за время эксплуатации зданий Тс = 50 лет.

По эталону:

= по табл. 3 прил. 4 для Тс = 50 лет имеем µ_з.к. = 1,928, тогда Сз.к. ? µ_з.к. = 40 ? 1,928 = 77,12.

По предлагаемому варианту:

= 1,66 по табл. 3 прил. 4 для Тс = 50 лет имеем µ_з.к. = 0,031,

тогда Сз.к. ? µ_з.к. = 10 ? 0,031 = 0,31.

Стоимость потерь из-за возможного простоя основных производственных фондов в период проведения ремонтно-строительных работ за срок 50 лет с учетом коэффициента µ_п = µ_к.р. = µ_з.к. определяется по формуле:

Сп = Ен ? Коб ? Тп.об, где

Коб - стоимость действующих основных производственных фондов, простаивающих в связи с проведением ремонтно-строительных работ;

Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений, принимаемый равным 0,12;

Тп.об - время простоя основных производственных фондов в период проведения ремонтно-строительных работ.

По эталону:

Сп = 0,12 ? 10,0 ? 0,02 ? 0,328 = 0,008

По предлагаемому варианту

Сп = 0,12 ? 10,0 ? 0,02 ? 0,103 = 0,003.

По исходному варианту периодичность производства капитального ремонта (Тк.р. = 10 лет) и восстановление антикоррозионного покрытия (Тз.к. = 3 года) производятся в различные годы. Поэтому в состав продолжительности капитального ремонта включаем время на восстановление защитного покрытия (0,03 + 0,02 = 0,05) года.

По предлагаемому варианту при периодичности капитальных ремонтов (Тк.р. = 18 лет), а восстановление защитного покрытия производится через (Тз.к. = 25 лет) эти работы также производятся в различные годы. Поэтому в состав продолжительности капитального ремонта включаем время на восстановление защитного покрытия (0,03 + 0,02 = 0,05) года.

При восстановлении антикоррозионного покрытия по исходному варианту: 0,12 ? 10,0 ? 0,05 ? 1,928 ? 0,1 = 0,011.

При восстановлении антикоррозионного покрытия по предлагаемому варианту: Сп = 0,12 ? 10,0 ? 0,05 ? 0,31 ? 0,1 = 0,002.

Суммарные эксплуатационные затраты определяются по формуле:

Сэ = Ск.р. ? µ_к.р. + Ст.р. ? µ_т.р. + Сз.к. ? µ_з.к. + С ? М.

По эталону:

Сэ = 8016,78 ? 0,328 + 279,2 ? 6,645 + 40 ? 1,928 + 0,011 = 4561,9.

По предлагаемому варианту:

Сэ = 6766,78 ? 0,103 + 131,4 ? 6,645 + 10 ? 0,031 + 0,002 = 1570,4.

Приведенные затраты с учетом эксплуатационных издержек и единовременных затрат, осуществляемых до начала эксплуатации и во время эксплуатации зданий и сооружений, определяется по формуле:

П = Пп + Кэ + Сэ, где

Пп - приведенные затраты, осуществляемые до начала эксплуатации зданий и сооружений;

Кэ - стоимость основных производственных фондов, занятых при производстве ремонтных работ, или удельные капитальные вложения в ремонтную базу;

Сэ - затраты и издержки, осуществляемые в процессе эксплуатации зданий и сооружений за оптимальный или нормативный срок эксплуатации.

По эталону:

П₁ = Пп₁ + Кэ₁ + Сэ₁ = 8046,18 + 5 + 4561,9 = 12613,08

По предлагаемому варианту:

П₂ = Пп₂ + Кэ₂ + Сэ₂ = 7085,38 + 5 + 1570,4 = 8660,78.

Общий экономический эффект определяется по формуле:

Эобщ = (П₁ - П₂) ? А,

где П₁ - общие приведенные затраты по исходному уровню антикоррозионных мероприятий (в случае использования латексно-минеральной обмазки, принятой нами как эталон);

П₂ - общие приведенные затраты по предлагаемому варианту (новой технике);

А - объем внедрения предлагаемого антикоррозионного порошкового покрытия на основе поливинилбутираля и портландцемента. Поскольку внедрение только предполагается, то расчет экономической эффективности произведен на 1 м² защищаемой поверхности.

Эобщ = (П₁ - П₂₎ ? 1000 = (12613,08 - 8660,78) ? 1 = 3952,3 тенге.

Экономический эффект от внедрения порошкового антикоррозионного поливинилбутирального покрытия составляет 3952, 3 тенге на 1 м² защищаемой поверхности, который достигается за счет повышения долговечности защищаемых металлических изделий.

Заключение

1 Исследованиями научно-технической литературы показано, что ячеистый бетон проницаем для кислорода воздуха и агрессивных газов, которые проникая в тело бетона, вызывают коррозию стальной арматуры. Поэтому железобетонные конструкции могут быстро выйти из строя из-за коррозии стальной арматуры, которую необходимо защищать различными антикоррозионными покрытиями.

2 Антикоррозионные покрытия, рекомендованные СН 277-80, недостаточно эффективно защищают стальную арматуру ячеистых бетонов автоклавного твердения от коррозии. Кроме того, эти покрытия наносятся на арматурный каркас способом их окунания в ванну с приготовленной мастикой, поэтому такие мастики приходится часто и полностью менять на новую партию мастики, что экономически не целесообразно ввиду его не технологичности и больших материальных затрат.

3 Разработано порошковое полимерное антикоррозионное покрытие на основе поливинилбутираля, модифицированного портландцементом для защиты арматуры ячеистых бетонов автоклавного твердения, а также металлических конструкций, наносимое в электростатическом поле, повышающее стойкость металла к коррозии в агрессивных средах.

Физико-механические свойства разработанных покрытий соответствуют предъявляемым требованиям.

4 Минимальная толщина разработанного покрытия, обеспечивающая его целостность (100% сплошности) при технологических и эксплуатационных воздействиях составляет 150 - 200 мкм. При этом не ухудшается прочность связи покрытия с металлом и арматурой, а также с ячеистым бетоном.

5 Разработанное покрытие предохраняет арматурную сталь от коррозии при испытании образцов попеременным увлажнением и высушиванием в 3%-ном растворе NaCI.

Это покрытие может быть рекомендовано и для защиты металлических конструкций, эксплуатирующихся в агрессивных средах, в том числе и трубопроводов, проложенных в минерализованных грунтах.

6 Экономический эффект от внедрения в производство разработанного антикоррозионного покрытия и технологии его нанесения на арматуру за счет увеличения срока службы ячеистобетонных изделий составляет 3952,3 тенге на 1 м² защищаемой поверхности.

Список литературы

1. Томашов Н.Д. Теория коррозии и защиты металлов. - М.: Металлургиздат, 1962. - 580 с.

2. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. - М.: Металлургия, 1976. - 472 с.

3. Акимов Г.В. Теория и методы исследования коррозии металлов. - М - Л.: Изд-во АН СССР, 1945. - 414 с.

4. Розенфельд И.Л. Ингибиторы коррозии. - М.: Химия, 1977. - 350 с.

5. Pourbaix M. Atlas of Electrochemical Equilibrium, New York, Pergamon Press, 1963.

6. Скорчелетти В.В. Теоретическая электрохимия. Изд. 4-е, испр. и доп. - Л.: Химия, 1974. - 568 с.

7. Томашов Н.Д., Чернова Г.И. Пассивность и защита металлов от коррозии. - М.: Наука, 1965. - 208 с.

8. Petrocokkino, Annales de lґInst. Techn. Du Batiment, 1960, # 153.

9. Томашов Н.Д., Титов В.А. «Заводская лаборатория», №7, 802 (1951).

10. Эванс Ю.Р. Коррозия и окисление металлов. - М.: Машгиз, 1962. - 780 с.

11. Алексеев С.Н. Коррозия железобетона и методы защиты. - М.: Госстройиздат, 1962. - 180 с.

12. Артамонов В.С. Журнал прикладной химии, т. XXXIII, 1960.

13. Караев З.Ш. Коррозия металлоконструкций в море. - Баку, 1954.

14. Алексеев С.Н., Розенталь Н.К. Коррозия, методы защиты и повышения долговечности бетона и железобетона. - М.: Стройиздат, 1965.

15. Пурин Б.А., Лепинь Л.К. Известия АН Латв. ССР, 1958, №6 (131).

16. Shalon R., Raphael M. Bull. RILEM, 1964, New Series, # 24, September.

17. Бабушкин В.И., Матвеев Г.М., Мчедлов-Петросян О.П. Термодинамика силикатов. - М.: Стройиздат, 1965.

18. Dehler E. Baustoffindustrie, # 9, 1965.

19. Алексеев С.Н., Ратинов В.Б., Розенталь Н.К., Кашурников Н.М. Ингибиторы коррозии стали в железобетонных конструкциях. - М.: Стройиздат, 1985. - 272 с.

20. Рекомендации по электрозащите арматуры железобетонных конструкций от коррозии. - М.: Газпром СССР, 1965. - 22 с.

21. Schwier F. Stahl und Eisen, # 5, 1956.

22. Федин А.А., Чернышов Е.М. Сб. «Исследования по цементным и силикатным бетонам». Изд. Воронежского университета. - Воронеж, 1964.

23. McHasson R.L., Greatbons W.D. Corrosion, v. 16, p. 557.

24. Корнфельд И.А., Притула В.А. Защита железобетонных конструкций от коррозии, вызываемой блуждающими токами. - М.: Стройиздат, 1964. - 180 с.

25. Электротехнические бетоны. Труды Сибирского НИИ энергетики АН СССР, вып. 2 (21), Новосибирск, 1964.

26. Кудряшов И.Т. Автоклавные ячеистые бетоны. - М.: Госстройиздат, 1949.

27. Баранов А.Т., Бужевич Г.А. Золобетон. - М.: Госстройиздат, 1960. - 180 с.

28. Кудряшов И.Т., Куприянов В.П. Ячеистые бетоны. - М.: Госстройиздат, 1959. - 248 с.

29. А.с. СССР №1244917 (не публикуется). // Композиция для антикоррозионного покрытия / Шинтемиров К.С., Куатбаев К.К., Алдияров А.А., Османов К.А.

30. А.с. СССР №584507 (не публикуется). // Композиция для антикоррозионного покрытия / Шинтемиров К.С., Темиркулов Т.Т.

31. А.с. СССР №471012 (не публикуется). // Полимерминеральный раствор / Шинтемиров К.С., Темиркулов Т.Т.

32. СН 277-80 «Инструкция по изготовлению изделий из ячеистого бетона». - М.: Стройиздат, 1981. - 48 с.

33. Лещинский М.Ю. Испытание бетона. - М.: Стройиздат, 1980. - 360 с.

34. Москвин В.М., Козьмина Т.Г. О методике ускоренного определения коррозии арматуры // Методы исследований стойкости строительных материалов и конструкций. - Минск: «Вышейша школа», 1969. - С. 133 - 135.

35. Технология изделий из силикатных бетонов / Под ред. проф. А.В. Саталкина. - М.: Стройиздат, 1972. - 344 с.

36. Алексеев С.Н., Розенталь Н.К., Степанова В.Ф. Методика снятия анодных поляризационных кривых стали в бетоне. // Методические рекомендации по исследованию ингибиторов коррозии арматуры в бетоне. - М.: «НИИЖБ», 1980. - С. 4 - 7.

37. Розенфельд И.Л., Рубинштейн Ф.И., Жигалова К.А. Защита металлов от коррозии лакокрасочными материалами. - М.: Химия, 1987. - 224 с.

38. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия. - М.: Высшая школа, 1975. - 568 с.

39. Кабанов Б.Н. Электрохимия металлов и адсорбция. - М.: «Наука», 1966. - 222 с.

40. Фрейман Л.П., Макаров В.А., Брыксин И.Е. Потенциостатические методы в коррозионных исследованиях и электрохимической защите./ Под ред. Я.М. Колотыркина. - Л.: «Химия», 1972. - 240 с.

41. Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Введение в электрохимическую кинетику. / Под ред. акад. А.Н. Фрумкина. - М.: Высшая школа, 1975. - 316 с.

42. Кангерт М.Э., Сивитский И.Б. Эффективность различных покрытий для защиты арматуры в автоклавных бетонах. // Защита металлических и железобетонных строительных конструкций от коррозии. ч. III. / Всесоюзная науч. техн. конф. 4 - 6 сентября. - Донецк, 1978. - С. 76 - 84.

43. Кангерт М.Э., Клаусон В.Р., Сивитский И.Б. Исследование новых составов для защиты арматуры в сланцезольных бетонах. // Долговечность конструкций из автоклавных бетонов. / тез. докл. II республ. конф. - Таллин, 1975. - С. 242 - 245.

44. Алексеев С.Н. Основные принципы защиты арматуры в легких и силикатных бетонах. // Строительные материалы, №1, 1971. - С. 22-23.

45. Саталкин А.В. Технология изделий из силикатных бетонов. - М.: Стройиздат, 1972. - 344 с.

46. Курбатова И.И. Современные методы химического анализа строительных материалов. - М.: Стройиздат, 1972. - 161 с.

47. СН 277-80 «Инструкция по изготовлению изделий из ячеистого бетона». - М.: Стройиздат, 1981. - 47 с.

48. Zals A., Wejehan-Judak M. Methods for application of poly (phenylone sulfide) to steel. // Mater. Konf. Ogolnopol. Symp. Polim. Siarkowych, I st 1977 (Pub. 1978), pp.80-82.

49. Jones R.V., hill H.W. Polyphenyone sulfide - a new item of kommerce. New Uses Sulfir. // D.C. Washington, 1975, pp. 174-185.

50. Агаджанов В.И. Экономика повышения долговечности и коррозионной стойкости строительных конструкций. - М.: Стройиздат, 1976. - 112 с.

Размещено на Allbest.ru