Betonowe i żelbetowe obiekty w kanalizacji i oczyszczalniach ścieków (1). Destrukcja w kanale.

na tego typu obiektach, ale wynikają z rozpatrzenia wszystkich aspektów i okoliczności, w jakich do tego zjawiska doszło i na przestrzeni jakiego okresu w odniesieniu do polskich uwarunkowań. Należy stanowczo podkreślić, iż jednorazowe, nawet obcojęzyczne publikacje, nie mogą być jedynym wyznacznikiem standardów rozwiązań dla projektantów i eksploatatorów sieci i obiektów kanalizacyjnych. Pamiętać również należy, że w naszym kraju obowiązuje Polskie Prawo Budowlane, Polskie Normy i Wytyczne Techniczne Projektowania, a także wiele polskojęzycznych publikacji, literatury technicznej oraz wydawnictw branżowych.
Zasadnicze znaczenie przy wyborze zastosowanych technologii i rozwiązań materiałowych mają wymogi i parametry ścieków określone w warunkach technicznych (dane wyjściowe do projektowania), wydawanych przez lokalnych eksploatatorów sieci kanalizacyjnych, do których obowiązków należy także stały i bieżący monitoring podległych im kanałów i kolektorów ściekowych oraz obiektów kanalizacyjnych, jak również analiza składu i jakości transportowanych nimi ścieków oraz przeglądy tych sieci, co jest konieczne i niezbędne do posiadania pełnej wiedzy na temat ich stanu technicznego. Przyczyny i skutki zjawiska zachodzenia procesów korozji betonu w sieciach i obiektach kanalizacyjnych są monitorowane przez użytkowników tych obiektów w coraz większym obszarze. Na podstawie zebranych od nich informacji można wysnuć następujące wnioski:
* W Polsce, ze względu na panujący chłodny klimat, agresja siarczanowa betonów nie jest zjawiskiem powszechnym.
* W warunkach technicznych na odprowadzenie ścieków przemysłowych lub technologicznych (dotyczy zakładów odprowadzające ścieki szczególnie szkodliwe dla środowiska) do miejskiej lub gminnej sieci kanalizacji sanitarnej i ogólnospławnej konieczne jest spełnienie wymagań dopuszczalnych wskaźników zanieczyszczeń zgodnie z Rozporządzeniem Rady Ministrów z dnia 19.05.1999 r. – Dz. U. nr 50 z 02.06.1999 r.
* Do projektowania sieci i obiektów kanalizacyjnych (np. studzienki i komory kanalizacyjne, przepompownie ścieków, itd.) nie wykonuje się analiz ścieków transportowanych kanałem. Aby odpowiedzieć sobie na pytanie: jakim wymogom powinny odpowiadać materiały stosowane do budowy kanałów ogólnospławnych i sanitarnych w obszarze rury betonowe -> uszczelki -> studnie (komory kanalizacyjne), należy poznać przebieg procesów. Dotyczy to oczywiście posiadania odporności chemicznej na agresywne oddziaływanie ścieków (odporność siarczanowa, siarkowodorowa i kwasowa) i gazów (H2S, CO oraz CH4 i CO2),. Mając na względzie, że norma określająca parametry betonu w obiektach kanalizacyjnych nie odnosi się do gazoodporności, wartości pH oraz wodoszczelności, poniżej podajemy nasze wymagania odniesione do doświadczeń eksploatacyjnych i serwisowych. W przypadku stosowania betonu w obiektach kanalizacyjnych należy zawsze brać pod uwagę, że zdecydowanie podstawową przyczyną zniszczenia (poważnego uszkodzenia) kolektorów, komór i innych obiektów kanalizacyjnych wykonanych z betonu jest korozja siarczanowa. Poniżej przedstawiamy, na czym polega mechanizm tej korozji i od czego zależy szybkość jej przebiegu.

Czynniki powodujące korozję betonu Pojęcia korozji i agresywności korozyjnej są często mylnie definiowane. Należy więc podkreślić, iż korozja oznacza stopniową zmianę technicznych właściwości materiału prowadzącą do pogorszenia jego cech użytkowych, a w krańcowych przypadkach do całkowitego zniszczenia. Agresywność korozyjna to zdolność do niszczącego działania środowiska korozyjnego na dany materiał, zależna od rodzaju i intensywności czynników korozyjnych występujących w tym środowisku. Przyczyny korozji betonu mogą być różne. Przeważnie następuje ona pod wpływem czynników zewnętrznych, działających w sposób chemiczny, fizyczny lub biologiczny, czasem przy współudziale wpływów mechanicznych. Niekiedy przyczyną niszczenia są niepożądane reakcje chemiczne zachodzące w samym betonie wskutek wadliwej jakości jego składników, np. współdziałania alkaliów zawartych w cemencie z kruszywem reaktywnym. Przyczyny te określa się mianem agresywności wewnętrznej. Z ujemnych wpływów na beton najbardziej powszechne i najlepiej zbadane są wpływy chemiczne. Dlatego też najwięcej informacji na ten temat można znaleźć w literaturze technicznej. W ostatnim okresie pojawia się coraz więcej informacji również na temat korozji biologicznej. Analiza przyczyn korozji betonu jest przedmiotem licznych badań i obserwacji. W praktyce każdy układ beton-środowisko należy rozpatrywać indywidualnie. Często nie ma jednoznacznych reguł, które umożliwiłyby przewidywanie trwałości betonu w konkretnych warunkach eksploatacji. O wielkości zniszczeń i postępie korozji decydują cechy środowiska agresywnego, a więc stopień agresywności, stężenie czynników agresywnych, temperatura i sposób jej działania, a także cechy betonu, głównie zaś jego szczelność oraz odporność najbardziej wrażliwego składnika, jakim jest stwardniały zaczyn cementowy.

Wpływy chemiczne Zjawiska korozji chemicznej betonu przy zetknięciu z wodą i rozpuszczonymi w niej składnikami, ze względu na mechanizm zniszczenia, klasyfikuje się zwykle jako korozję I, II lub III rodzaju. Jest to podział klasyczny stosowany w literaturze i w normach. Korozja I rodzaju polega na wymywaniu rozpuszczalnych składników z betonu, głównie wodorotlenku wapniowego. Jest to zjawisko charakterystyczne dla działania wód miękkich. Działanie ługujące wody zostaje zwiększone, jeśli jednocześnie występują takie czynniki jak np. słabe kwasy, agresywny CO2, niektóre sole amonowe, roztwory cukru, które tworzą łatwo rozpuszczalne i wymywalne produkty reakcji. Korozja II rodzaju obejmuje reakcje jonowej wymiany pomiędzy związkami wapnia a składnikami środowiska. W wyniku tych reakcji powstają nowe związki o małej wytrzymałości, niemające cech wiążących. Reakcje takie powodują związki magnezu, niektóre sole nieorganiczne oraz kwasy (np. chlorki magnezowe lub amonowe, węglany i wodorotlenki alkaliczne, siarkowodory), jak również niektóre związki organiczne, np. oleje i tłuszcze. Produkty reakcji są przeważnie bezpostaciowe i słabo rozpuszczalne, a więc nie następuje ich wypłukiwanie. Pozostają one w betonie, powodują jednak uszkodzenie jego struktury. Korozja III rodzaju dotyczy procesów, w których wyniku tworzą się i gromadzą w betonie słabo rozpuszczalne sole, które się krystalizują i zwiększają objętość fazy stałej. Następuje to przede wszystkim w wyniku reakcji pomiędzy środowiskiem zawierającym jony siarczanowe a składnikami stwardniałego zaczynu cementowego, podatnymi na reagowanie z siarczanami. Korozja tego rodzaju powoduje pęcznienie betonu, pojawienie się rys i pęknięć, a w krańcowych przypadkach prowadzi do całkowitego rozpadu betonu. W praktyce często ma miejsce współdziałanie różnych czynników agresywnych, a „czysta” korozja I, II czy III rodzaju występuje rzadko. Ługowanie, rozmiękczanie i rozsadzanie betonu może występować jednocześnie, choć z różną intensywnością. Klasyfikując agresywność środowisk wodnych na podstawie pojedynczych składników agresywnych, rozróżnia się agresywność ługującą, ogólnokwasową, kwasowęglową lub węglanową, magnezową i siarczanową. Są to najbardziej rozpowszechnione przyczyny natury chemicznej uwzględniane w normach światowych dotyczących agresywności środowisk. Są one przyczyną większości uszkodzeń korozyjnych. Przyczyny te najczęściej nie występują pojedynczo, lecz w połączeniu z czynnikami fizycznymi, mechanicznymi i według najnowszej wiedzy również z biologicznymi. Najczęściej łącznie występują: agresywność kwasowa i siarczanowa, ługująca i kwasowęglowa, magnezowa i siarczanowa, siarczanowa i biologiczna. Poza omówionymi występują jeszcze niekiedy inne chemiczne czynniki destrukcyjne określane przez niektórych autorów jako odrębne rodzaje agresywności. Mechanizm ich działania daje się jednak przeważnie sprowadzić do podstawowych rodzajów agresywności. Ale o tym w następnym odcinku.
Roman Ćwiertnia Tomasz Ćwiertnia
Zobacz artykuł w wersji pdf pdf pdf


Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij