Агрессия под сводами

Сообщение "Эффективные конструкции для инженерных коммуникаций", сделанное 22 сентября заведующим лабораторией конструкций инженерных коммуникаций НИЭПГП "БелНИИС" Н. И. Шепелевичем на научно-технической конференции "Опыт освоения в массовом строительстве новых каркасных конструктивно-технологических систем многоэтажных зданий"

Вниманию участников конференции был предложен краткий обзор 2 видов конструкций инженерных коммуникаций - напорных водоводов и самотечных коммуникационных коллекторов. Работы по первой тематике начались еще во времена СССР, когда существовала комплексная программа "Трубы", в которой участвовало много союзных институтов. В основном это были московские институты, из провинциальных же коллективов - только вышеназванная лаборатория.

Основная задача состояла в максимальном сокращении количества потребляемых стальных труб с заменой их железобетонными. Так, например, по данным последнего международного семинара по трубам, что состоялся в Минводах, доля железобетона в общем трубопотреблении развитых стран достигает 70%, в СССР же, в частности, в БССР она не превышала 30%. В основном в ход шли стальные трубы. Упомянутая комплексная программа хорошо финансировалась, в ходе ее реализации строились новые заводы, последним из коих был завод "Спецжелезобетон" в Микашевичах. В настоящее время реализация программы приостановлена.

В питьевые напорные водоводы проектировщики закладывают стальные трубы, хотя многие из них знают о существовании преднапряженных железобетонных труб.

Дело в том, что изделия эти применяются с опаской - по двум причинам.

Первая заключается в том, что те железобетонные трубы, которые начали изготавливаться в рамках программы, были низкого качества (особенно центрифугированные). Смонтированные из таких труб водоводы достаточно быстро выходили из строя. Происходили многочисленные аварии. А устранить аварию на железобетонном напорном водоводе достаточно сложно.

Вторая причина - значительная протяженность самих объектов, различие грунтовых условий по длине магистралей. В отличие от стальных железобетонные магистрали требуют устройства искусственных оснований.

Поэтому почти все, что делают в Микашевичах, идет в Россию. Из России же в РБ идут стальные трубы, покупаемые там за валюту. Расчеты показывают, что стальной водовод всегда обходится дороже - даже без устройства искусственного основания.

В соответствии с действующими нормами обязательно нанесение на внутреннюю поверхность питьевого водовода защитного покрытия. Как правило, это цементно-песчаный раствор, который, если не вводить в него определенные полимерные добавки, держится не более нескольких месяцев.

Лаборатория конструкций инженерных коммуникаций занимается проблемами напорных железобетонных труб около 15 лет. Я считаю, подчеркнул Н. И. Шепелевич, что качество железобетонных труб, которые сейчас производит Микашевичский завод "Спецжелезобетон", вполне удовлетворительно. При соблюдении определенной культуры производства (соблюдении точности расточки раструба и режима опрессовки и тепловой обработки) можно добиться требуемой долговечности изделий.

Вторая тематика, которую разрабатывает лаборатория, - это самотечные канализационные коллекторы (также из сборного железобетона). С 60-х гг. при строительстве коллекторов в СССР, как и во всем мире, стали применяться безнапорные железобетонные трубы. (В старину эти сооружения выкладывались из кирпича.)

Есть понятие главного канализационного коллектора. Этот термин применим к крупным городам с населением 100 000 и более жителей. Это коллекторы, в которые собираются стоки городских районов и целых городов. По самому главному коллектору весь объем стоков поступает на городскую канализационную насосную станцию и далее - на очистные сооружения.

Исследования последних 8 лет показали, что анаэробные процессы (процессы разложения белковых веществ) на определенных участках этих коллекторов начинают сопровождаться массовым выбросом в сводовое пространство сероводорода. На Западе, где воду экономят, причиной данного явления, там характерного в основном для жилых районов, может быть использование стиральных порошков с биодобавками. Отечественные же сероводородогенные стоки - это преимущественно стоки предприятий пищевой и кожевенной промышленности. Поэтому при нормативном сроке службы коллекторов, составляющем 50 лет, в ряде городов РБ эти сооружения выходят из строя с обрушением сводов труб в течение 10-20 лет. Сероводород образует питательную среду для тиоловых бактерий. Штаммы этих микроорганизмов поселяются под сводами труб и питаются сероводородом. При этом они выделяют серную кислоту, разъедающую минералы цементного камня.

Следует отметить, что в действующие СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии" понятие биокоррозии даже не было введено. В этих нормах сероводород просто рассматривается как агрессивный газ. Более конкретно речь шла о воздействии сероводородной кислоты на бетон. Такая среда рассматривалась как слабоагрессивная, а при редко встречающейся концентрации свыше 100 мг/м3 - как среднеагрессивная.

Однако накопленная специалистами БелНИИС статистика свидетельствует о том, что уже при концентрации 5 мг/м 3 процесс коррозии бетона протекает со скоростью 2-3 мм/год.

В настоящее время по проекту ГП "Минскинжпроект" методом щитовой проходки в Минске сооружается окружной коллектор диаметром 2 м, который пройдет через Малиновку и Сухарево. Можно прогнозировать, что и это сооружение ждет похожая судьба.

Работая над этой тематикой, специалисты лаборатории способствовали введению в действие с прошлого года белорусского дополнения к СНиП "Защита строительных конструкций от коррозии". Данным документом устанавливается понятие биологической активности среды и регламентируются степени ее агрессивности. Указано, что применение традиционных конструкций недопустимо уже для сред со средней степенью агрессивности. Как известно, железобетонные безнапорные трубы имеют 3-ю категорию трещиностойкости. Причем трещины как раз и образуются там, где действует агрессивная среда - в своде трубы.

Ученые НИЭПГП "БелНИИС" рекомендуют целый комплекс защитных мероприятий. Существует так называемый метод первичной защиты бетона, который включает повышение категории трещиностойкости конструкции, повышение плотности бетона и введение специальных добавок в бетонную смесь, которые при гидратации образуют несколько другие минералы, менее подверженные коррозии.

Коллективом лаборатории разработаны Рекомендации по проектированию и устройству самотечных консольных коллекторов из сборного железобетона. Рекомендации включают методику измерения концентрации среды под сводом трубы, в результате которого может быть установлена степень агрессивности среды. (К сожалению, отсутствие финансовых средств не позволяет издать данное пособие в нужном объеме.)

Конечно, если осуществляется перекладка коллектора, измерение осуществить нетрудно. Но ведь приходится и прогнозировать этот параметр для действующих канализационных сетей.

Зная систему канализования города, можно примерно предсказать, что будет с объектами-новостройками. В соответствии с прогнозом могут оптимизироваться как применяемые системы канализования, так и принимаемые конструктивные решения.

Сегодня в мировой практике все чаще отходят от традиционного круглого поперечного сечения прохода коллектора в пользу овоидального. Такая форма свода делает его армирование излишним. При том, что стенки трубы приходится делать несколько утолщенными, изделие остается исключительно бетонным и несет нагрузку гораздо большую, чем железобетонные трубы.

В эксплуатации такие трубы гораздо удобнее, так как они не заиливаются при пропуске потоков любой интенсивности. (Как известно, интенсивность эта меняется в зависимости от времени суток и дней недели.)

А это означает, что такие коллекторы можно укладывать с меньшим уклоном, что ведет к сокращению объемов земляных работ. Даже грубые подсчеты показывают, что, применяя такие конструкции, можно добиться примерно трехкратного снижения стоимости строительных работ.

Существуют разнообразные методы борьбы с агрессивностью среды под сводами труб. Можно непосредственно в стоки вводить перекись водорода, а можно путем введения соответствующих добавок в бетонную смесь добиваться образования так называемых микробных ядов. Оба метода достаточно дорогостоящи; возможно, есть смысл присмотреться к практике некоторых предприятий Германии, выпускающих трубы с наносимым в заводских условиях внутренним защитным покрытием.

Сергей ЗОЛОТОВ