Поддръжка на бетонни резервоари за водоснабдяване и ПСОВ

Всички бетонни конструкции се влошават с течение на времето. Скоростта на влошаване е функция от два фактора – качеството на бетона и средата на експлоатация. Качеството зависи от вида и съотношението на съставките в бетона и строителната практика при изпълнение на конструкцията. Другият фактор – средата, е особено неблагоприятен за бетонните конструкции във водоснабдителните системи и съоръженията на пречиствателни станции за отпадни води. Бетонните резервоари за чисти води и за преработка на отпадни води може да са обект на множество цикли на сушене и мокрене, замръзване и размразяване, химични въздействия и абразия. Дори и висококачественият бетон ще се влоши при тези тежки условия. Затова се препоръчва защита на тези бетонни резервоари за увеличаване на срока им на експлоатация.

Бетонът е отличен строителен материал. Използва се за изграждане на всички видове конструкции в продължение на векове. Той е доказал издръжливостта си на натиск и компресия. С изобретяването на стоманобетон в средата на 1800 г. се установява, че бетонът също така може да осигури известна степен на якост на опън. През 1868 г. френският изобретател Жозеф Моние патентова използването на армиран бетон за изграждане на тръбопроводи и резервоари. От този момент инженери започват да използват предимствата на армирания бетон за изграждане на ВиК резервоари по целия свят.

Предизвикателства пред бетонните резервоари във водния сектор
За съжаление, с въвеждането на армировъчна стомана в бетона е създаден нов проблем, който засяга трайността на бетона. Когато вградената армировъчна стомана корозира, може да доведе до отлюспване и пукнатини в бетона, което не само нарушава конструктивната цялост на бетона, а също така позволява на вредни елементи да влизат свободно в бетона и да ускоряват темпа на влошаване.

Други проблеми, които влияят върху дълготрайността на бетона в резервоари на водоснабдителни системи и пречиствателни станции за отпадни води, са абразия, химическа атака и процесите на замразяване и размразяване. Такива разрушителни сили могат значително да намалят срока на експлоатация на конструкцията. Тази статия разглежда някои методи и материали, които могат да бъдат използвани за защита на бетонни резервоари от суровите условия на експлоатация във водоснабдителни и ПСОВ съоръжения.

Най-доброто време за защита на стоманобетонни резервоари е когато са нови, преди разяждащи химикали като киселини, соли и сулфати да са имали възможност да вляза в контакт с метала и бетона и да причинят щети. За съжаление у нас има много бетонни резервоари, които са били въведени в експлоатация незащитени преди 20-30 години и с течение на времето са се появили пукнатини, отломки и течове. След като тези проблеми са налице, влошаването на бетона се ускорява, тъй като агресивните вещества вече имат безпрепятствен коридор в бетона.

Диагностициране на нарушения в конструкцията
В процеса на възстановяване е важно първо да се определи защо бетонът се влошава. Това дава възможност да се отговори на първопричината за проблема, така че да не се завърти един безкраен цикъл на ремонти. Тази информация обикновено се получава от инженери и компании, специализирани в анализирането и оценяването на бетон, които извършват серия от полеви и лабораторни тестове. От тези данни, квалифициран специалист може да определи дали проблемът е замразяване-размразяване, химическа атака, износване от абразия, корозия и т.н. С тази информация се съставя стратегия за защита, която атакува основната причина за влошаване на състоянието, за да се избегне прилагане на необосновани решения, само за бърза поправка. Това е изключително важна част от процеса на рехабилитация и в нея не трябва да се правят компромиси.

Защита от корозия
Една от най-честите причини за влошаване на бетонни резервоари е корозия на арматурата. В присъствието на влага и кислород стоманата корозира, ако няма защита. При нормални обстоятелства, високата алкалност на нов бетон (рН12-13) създава естествен защитен оксиден слой около стоманата, известен като пасивиращ слой. Докато този слой остава непроменен, стоманата е защитена от корозия. За съжаление, разтворените соли във водата на резервоара могат да проникнат през бетона и да унищожат този защитен слой. Колкото по-ниско е качеството на бетона, толкова по-пропусклив ще бъде за вода, кислород и соли. Когато това се случи, ще се формира ръжда на повърхността на стоманата, което увеличава обема й. Това разширяване от вътрешността на конструкцията създава големи сили на опън в бетона. Той се напуква за освобождаване на напреженията и цялата конструкция става по-уязвима от агресивните фактори, а процесът на влошаване ескалира.

Решение, което дава резултат за забавяне процеса на корозия, е използването на проникващи инхибитори на корозията - течни или на прах, които ефективно намаляват корозията на армировъчна стомана. В случаи на стари резервоари може да се напръска течен инхибитор, например на амино-алкохолна основа, който ще стигне през бетона до стоманата и ще образува около нея защитен слой. Такъв метод е показал намаляване на корозията с около 60-70% при независими лабораторни тестове. Тази технология не изисква специално оборудване и се прилага лесно. Може да се използва и за на арматура в нов бетон.

Защита от абразия, химическа атака, температурни разлики
Други чести първопричини за влошаване на бетонни резервоари за водоснабдяване и ПСОВ са абразия, химическа атака и циклично замразяване-размразяване. Абразията е резултат от износване от пясък, чакъл и други отпадъци, влизащи в контакт с бетона и причиняващи ерозия. Химическата атака може да е в най-различни форми. Една от формите е присъствието на киселини и ниско рН на водата (по-малко от 6.5). Водата с кисела реакция разтваря циментовата матрица, която свързва съставките в бетона, и го прави по-слаб. Друга форма на химическа атака се случва, когато сулфати от водата се свързват с трикалциев алуминат в цимента, при което се образува експандиращо съединение. Това разпространява вътрешни напрежения, които причиняват пропукване и рушене на бетона. Освен това, цикличното мокрене и изсушаване на резервоарите, което се получава при различни нива на водата в тях, засилва въздействието на сулфатната атака върху бетона. Замразяване и размразяване в тази зона също предизвиква сили, които довеждат до напукване.

Бетонните резервоари могат да бъдат защитени от тези първопричини, като се предотврати контакт със съдържащата се в тях вода. Това не е лесно за резервоар за вода, но може да бъде направено с използване на защитни покрития. При изготвянето на защитна стратегия за покритие е необходимо да се прави разлика между водоснабдителни и канализационни резервоари, тъй като вторите съдържат вода, която обикновено е много по-агресивна към бетона.

Резервоари за питейна вода
За защита на бетонни резервоари за питейна вода с голям успех се използват полимер-модифицирани циментови покрития. Полимер-циментовото покритие може да осигури изключително плътен защитен слой върху повърхността на бетона, като в същото време постига известна степен на гъвкавост. Гъвкавостта на това покритие е важна, тъй като позволява малки пукнатини да бъдат запечатани, без да се налага предварително всяка пукнатина да се обработва с уплътнител. Едно добро полимер-модифицирано циментово покритие може да се справи с тези малки пукнатини и да бъде достатъчно гъвкаво, за да издържи на малки движения от топлинно разширение и свиване на бетона. Качеството на полимерния компонент на покритието е важно, тъй като определя колко гъвкаво и плътно ще бъде покритието. Често се използват акрилни и стирен-акрилни полимери за получаване на желаните свойства.

Резервоари в ПСОВ
За резервоари, които съдържат отпадни води, химическата устойчивост на покритието е изключително важна. То трябва да е устойчиво на конкретните химикали в наличните концентрации в отпадъчните води, съдържащи се в резервоара. Най-добрият начин да се определи дали даден слой е устойчив на отпадъчните води е чрез лабораторен анализ. Ако тази операция е икономически неизгодна, се търси информация от референтни проекти от производителя на покритието, с подобни условия на експозиция.

За резервоари за отпадни води, епоксидните покрития предлагат висока степен на химическа устойчивост и лекота на приложение. Полиуретанови и винилови естери също предлагат добра защита, но се прилагат по-трудно. Епоксидните покрития обаче, трабва да бъдат прилагани при подходящи условия. Един от най-често срещаните проблеми възниква, когато епоксидни покрития се прилагат върху мокър бетон. Това състояние обикновено се случва с резервоари, които наскоро са били източени за ремонт. При тях трябва да се следи предаването на водни пари и остатъчното съдържание на влага.

Knauf предлага смеси за саниране и за запълване на повредени места, съдържащи специални добавки. Доставят се в сухо състояние в многопластови опаковки от хартия. Тяхната последваща обработка изисква старание и спазване на предписаната процедура. Свежо нанесените смеси за саниране и за запълване на повредени места трябва да се пазят по време на втвърдяването си от въздействието на външните атмосферни влияния. Правилното приготвяне е изключително просто и се състои в разбъркване на сухата смес с определено количество чиста вода, докато се постигне желаната консистенция.

Knauf ТS 200 е смес за саниране и за запълване на повредени места за агресивна околна среда. Използва се за саниране на стоманобетонни повърхности в ПСОВ, в резервоари за питейна вода и в други строителни елементи, които представляват съставна част на такива инсталации. Сместа е предназначена преди всичко за запълване на повредени места, които са подложени на агресивното действие на киселини и сулфати. Тя е устойчива на действието на студ и повишава устойчивостта на конструкцията срещу сулфати, като отговаря на БДС EN 1504-3:2006 за предпазване и възстановяване на бетонови конструкции.

Sika дава своя отговор за ремонт и защита на бетонни резервоари във водния сектор. Циментовите разтвори, модифицирани с полимер (РСС) имат висока устойчивост срещу повторно емулгиране на полимерните им свързващи вещества. Прилагат се успешно за изравняване на повърхности и за защита във водната промишленост (водоснабдяването и канализацията). Но в химически агресивна околна среда тяхната устойчивост намалява до такава степен, че за осигуряване на приемлив експлоатационен период се налага полагането на ново покритие. Подобно на обикновените разтвори, РСС разтворите изискват продължително отлежаване и изсъхване преди полагането на следващите пластове.

Ето защо днес, с оглед на времето и риска, технически превъзхождащите ги разтвори ЕpoCem са предпочитани. Те са циментови разтвори или замазки, модифицирани с епоксидна смола (ЕСС) При реакцията на компонента с епоксидна смола се получава неразтворима повърхност, която изобщо не губи своите положителни механични и химически качества, даже и при непрекъснато действие на агресивна вода. Цялостният режим на втвърдяване при EpoCem не допуска бързо изсъхване и позволява оптимална хидратация. След като се втвърдят, разтворите са изключително устойчиви както на механично, така и на химическо натоварване.

Mapei също има решения в тази област. Mapelastic е двукомпонентен, еластичен разтвор на циментова основа за защита и хидроизолация на бетонни повърхности, в това число бетонни резервоари, използвани за съхранение и обработка на вода. Осигурява изключително еластично, защитно и хидроизолационно покритие върху бетонни конструкции, по които има риск от поява на пукнатини. Запечатва всички микропукнатини, които вече са се появили по основата. Предлага се в два предварително отмерени компонента, които трябва да се смесят без да се добавя вода или други съставки. Разтворът се нанася с мистрия върху идеално чиста и здрава повърхност, която предварително е намокрена с вода.

Mapelastic се нанася в един слой с дебелина до 2мм. Когато се полага върху повърхности, подложени на голямо натоварване или които са напукани, е необходимо да се вмъкне мрежа Mapenet 150 с размер на квадратите 4х4,5мм. За да се подобри издръжливостта на Mapelastic на пукнатини се препоръчва да се вмъкне Mapetex Sel - нетъкана полипропиленова тъкан с макро отвори. Mapelastic отговаря на изискванията на стандарт EN 1504-2, покритие (C), в съответствие с принципи PI, MC и IR за защита на бетон.

Ауро-България включва в продуктовата си гама няколко възможности за саниране на бетонни резервоари. Бетонозащитната система Sure Grip, разработена и патентована от AGRU, предлага висококачествено и иновационно решение за дългосрочна защита на бетонни структури и отговаря на най-високите изисквания за киселиноустойчиви конструкции.

Системите плоскости за защита на бетон AGRU Sure Grip са изработени от HDPE, HDPE-el, PP, PVDF и ECTFE. Системата се прилага успешно по цял свят повече от 20 години.Предимства на термопластмасите са – приложение за широка гама структури, безусловно механично анкериране на пластмасата в бетона, затваряне на пукнатините, висока ударна якост и отлична устойчивост на напречно срязващо напрежение. Подходящи са за съхранение и транспорт на агресивни медии. Имат химична устойчивост и дълъг експлоатационен период с лесна поддръжка.

Поради уникалния патентован дизайн на V-образните анкери и тяхното разположение се постига изключително механично анкериране. Този дизайн гарантира цялостност на системата дори и при наличие на различни термални разширения. Плоскости за защита на бетон Sure Grip 560 с височина на анкера 13mm се използват както за нови конструкции, така и за саниране на резервоари, товаро-разтоварни площадки, бетонни тръби и шахти.

Системите Hydro+ са проектирани за облицоване на затворени нови и стари резервоари за питейна вода. Плоскостите за защита на бетона Hydro+ Sure Grip (за монтаж при изграждането на кофража) и новоразработената система Hydroclick (за монтаж при завършени конструкции и саниране на стари) са проектирани и одобрени за нуждите на приложения с питейна вода. Бионичната повърхност на тази плоскост осигурява ефект на самопочистване в канализационни системи, дори и при слаб поток

Комбинацията от плоскост Agrusafe Sure Grip и дистанцираща плоскост е изключително подходяща при високи изисквания за съхранение на вода или опасни за околната среда флуиди. Двете облицовачни системи са заварени посредством иновационна технология. Пространството между тях позволява непрекъснато наблюдение на системата.

Marmodom предлага Marmocem - осмотична заглаждаща хидроизолационна смес. При реакцията си с калциев карбонат образува неразтворими кристали, които блокират капилярните пори на бетона. Сместа е идеална за вътрешна хидроизолация на мазета, подподови настилки, тунели, водоеми. Продуктът предлага пълна хидроизолация, отлично свързване с бетона, висока устойчивост на натиск, компресия и нагъване и издръжливост на атмосферните условия. Съдържа сив цимент с високо качество, кварцов пясък и натрошен мрамор със подбран размер на гранулите, обогатен с полимери и други специални подобрители.

Основата трябва да бъде здрава и почистена от всякакви остатъци. Съдържанието на пакета се разбърква с вода (приблизително 6,0-6,5 литра на пакет) чрез електрически миксер на ниска скорост или ръчно до получаването на хомогенна гладка смес. Преди да се започне нанасянето на сместа, определената повърхност трябва да бъде обилно намокрена с вода. Нанасянето става на два или повече пласта в зависимост от хидроизолационните нужди. Дебелината на всеки пласт не трябва да бъде повече от 1mm, в противен случай могат да се появят пукнатини. Всеки следващ пласт трябва да се нанася след като предишният е напълно изсъхнал. По време на нанасянето на запечатващата смес, температурата не трябва да е под +5°C или над +35°C.