Применение полиуретанового покрытия BASF OLDODUR WS 56 для ремонта систем водоотведения

Доклад, представленный на международной конференции "NO-DIG - 2010". Авторы - C.Н. Виданов, Ю.С. Захаров, ООО «Три-С», (Россия, Москва).

Реформирование жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации невозможно без его модернизации. Сегодня мощности ЖКХ изношены до предела и нуждаются в обновлении. По данным Министерства регионального развития РФ в среднем по России физический износ канализационных сетей составляет 63%, насосных станций - 57%, очистных сооружений - 56%. По отдельным муниципальным образованиям износ коммунальной инфраструктуры составляет 70-80% и увеличивается на 2-3% в год. Около 30% основных фондов ЖКХ уже полностью отслужили нормативные сроки. Износ основных фондов продолжает расти, повышая вероятность техногенных и экологических катастроф, угрожающих миллионам людей и сотням предприятий.

Таким образом, актуальность проблемы защиты систем водоотведения от разрушения не подвергается сомнению, тем более, что объемы необходимых ремонтных работ и нового строительства от года к году будут только возрастать.

Поэтому одной из важных задач, стоящих перед ЖКХ, является обеспечение таких темпов ремонтных работ, которые позволили бы в обозримом будущем, с высоким качеством, ремонтировать сильно поврежденные участки существующих сетей и своевременно производить профилактический ремонт вновь возводимых сооружений.

Успешное решение этих задач не является утопией, при условии грамотной эксплуатации и своевременного ремонта сетей с применением современных строительных материалов и передовых технологий. Наглядным доказательством является практика эксплуатации канализационных сетей в ФРГ, общая протяженность которых в 4 раза больше, чем в России.

Например, одной из важных задач, стоящих перед эксплуатационными службами, является ремонт канализационных колодцев (смотровых и перепадных), которые играют важную роль в обеспечении функционирования системы водоотведения. Канализационные колодцы часто располагаются в местах интенсивного движения автотранспорта, поэтому их состояние может сильно влиять на безопасность дорожного движения. При плохой гидроизоляции колодцев существует опасность инфильтрации грунтовых и эксфильтрации сточных вод, что может привести к нарушению бактериального равновесия в примыкающем очистном сооружении.

Внешние факторы, влияющие на долговечность сооружений системы водоотведения

Выбор технологии ремонта зависит от текущего состояния объекта, действующих нагрузок, а также возможностей размещения и использования необходимого ремонтного оборудования на месте производства работ.

В процессе эксплуатации системы водоотведения подвергаются воздействию биогенной коррозии, механических, химических, а также транспортных нагрузок различной интенсивности.

Для удаления отложений и устранения засоров, а также для подготовки обследования сооружений, часто применяется струйная водная очистка, следствием которой является, например, постепенное разрушение конструкции и основания колодцев, а также разгерметизация мест стыковки колодцев с канализационными трубами.

При оценке механических нагрузок, которым подвергаются системы водоотведения, прежде всего, необходимо учитывать механический износ и кавитационную эрозию.

Механический износ обусловлен присутствием в сточных водах твердых частиц, таких как песок, щебень, твердые частицы металла, текстиля и т.д., которые являются абразивными материалами, истирающими стенки трубопроводов в результате транспортирования жидкости. Интенсивность истирания пропорциональна скорости потока, движущегося в трубе.

В местах сброса сточных вод, на отражающей поверхности, можно ожидать проявления кавитационной эрозии (образование отверстий и углублений на поверхности стенок колодца).

Следствием интенсивных механических нагрузок является постепенное разрушение (появление отслоений и трещин) сооружений системы водоотведения.

Большое разрушающее воздействие на конструкционные элементы сооружений системы водоотведения оказывает биогенная коррозия, которая проистекает над поверхностью сточных вод и обусловлена воздействием биогенной серной кислоты.

Биогенная серная кислота образуется в результате жизнедеятельности анаэробных тионовых бактерий в сероводородной среде.

При отсутствии проветривания и достаточного количества кислорода, растворенного в сточных водах (менее 0,1 мг/л), в канализационной сети происходит интенсивный процесс образования сероводорода, который выделяется и скапливается в подсводном пространстве коллекторов.

Уменьшения потребления воды и связанное с этим сокращение объема сточных вод и увеличения времени застаивания может привести к интенсификации выделения сероводорода в системе канализационных трубопроводов.

Появление сероводорода в атмосфере подсводного пространства коллектора сопровождается появлением на его стенках тионовых бактерий, в результате жизнедеятельности которых сероводород окисляется до серной кислоты концентрацией 5% и более.

Наиболее благоприятными условиями жизнедеятельности тионовых бактерий являются – температура окружающей среды в интервале 30 - 37˚С и высокая влажность. Но уже при температуре окружающей среды равной 18˚С может образоваться 5 %-серная кислота.

Интенсификации процесса выделения серной кислоты следует ожидать в местах наибольшей концентрации сероводорода, а именно:

• в местах длительного застаивания сточных вод;
• в конце канализационных каналов, которые отводят сточные воды в насосные системы;
• в местах перехода напорного режима движения жидкости на безнапорный;
• в зонах повышенной турбулентности потоков, т.е. на перепадах, особенно открытого типа, в быстротоках и местах соединения потоков.

Результатом биогенной коррозии являются:

• ухудшение несущей способности канализационных сооружений;
• нарушение герметичности системы водоотведения;
• повышение опасности проведения ремонтных работ внутри системы водоотведения.

В настоящее время в РФ решение о проведении ремонта сооружений системы водоотведения принимается чаще всего не на основании стандартизированных процедур, а на основании визуальной оценки.

Прежде всего, ремонтные мероприятия производятся на объектах с коррозионным повреждением стенок, визуально определенными нарушениями гидроизоляции и инфильтрацией грунтовых вод.

Как правило, в процессе ремонта выполняются следующие виды работ:

• ликвидация трещин и источников инфильтрации грунтовых вод;
• герметизация швов;
• восстановление геометрической формы внутренней поверхности колодца;
• замена металлоконструкций (лестницы, ходовые скобы, ограждения, упорные скобы, поручни, ходовые площадки).

Ремонт сооружений систем водоотведения с использованием полиуретановых покрытий BASFOLDODUR WS 56

Для предотвращения разрушения систем водоотведения требуется своевременный ремонт. В ФРГ для этих целей применяют главным образом специальные цементные растворы и полиуретановые покрытия. Покрытия на основе эпоксидных смол для защиты бетонных сооружений системы водоотведения не применяются.

Как правило, ремонтные работы включают:

• замену корродирующих и разрушенных металлических элементов конструкции объекта;
• обработку трещин и заполнение пустот инъекционными материалами или ремонтными растворами;
• восстановление геометрической формы объекта с использованием полимербетонов;
• устройство полиуретанового защитного слоя.

С 1999 года в Германии активно применяются двухкомпонентные полиуретановые покрытия BASFOLDODUR WS 56 для ремонта канализационных колодцев/камер, насосных станций и очистных сооружений с целью профилактики повреждений несущей конструкции в результате воздействия биогенной серной кислоты, механических и прочих химических нагрузок.

Устойчивость покрытия к воздействию серной кислоты была подтверждена исследованиями, проведенными немецким Исследовательским институтом полимерных материалов (Forschungsinstitut fürpolymere Baustoffe Dr. R.Stenner GmbH, Flörsheim-Wicker, BRD) в 2001 году и НИИЖБ в 2006 году.

Толщина защитного слоя зависит от предполагаемых нагрузок (от 1,5 мм до 5 мм). Нанесение покрытия производится послойно (один слой от 0,1 до 0,5 мм) при помощи специальных установок для нанесения двухкомпонентных материалов.

Уже через 30 минут после нанесения покрытия его можно подвергать пешеходным нагрузкам. Через  4 часа (при 10°С) процесс отверждения полностью завершается.

Для BASF OLDODUR WS 56 характерна:

• высокая реактивность (время затвердения – несколько минут);
• хорошая адгезия к бетону;
• устойчивость к температурным воздействиям;-
• химическая устойчивость против кислотных и щелочных сред;
• высокий коэффициент сопротивления диффузии водных паров;
• высокая водонепроницаемость;
• высокая ударная вязкость и стойкость на изгиб.

Качественный ремонт систем водоотведения невозможен без объективной оценки картины повреждений. Чтобы обеспечить качественное визуальное обследование ремонтируемых участков, их следует тщательно очистить от грязи и следов коррозии.

Для решения этой задачи используют струйную очистку оснований смесью воды и песка под давлением до 400 бар.

Восстановление исходной геометрической формы (репрофилирование) ремонтируемого объекта является очень важной технологической операцией, поскольку качество и долговечность полиуретанового покрытия во многом определяется качеством выполнения этих работ.

При репрофилировании используются специальные сухие смеси, с малой усадкой (практически не изменяющие объема при высыхании).

В процессе репрофилирования решаются следующие задачи:

1. Ликвидация источников инфильтрации грунтовых вод.

2. Ремонт трещин и заделка швов.

3. Антикоррозионная обработка оголенной арматуры.

4. Восстановление исходной геометрической формы разрушенных элементов конструкции объекта.

5. Монтаж металлических элементов конструкции объекта.

BASF OLDODUR WS 56 наносится на подготовленное основание, не позднее, чем через день после завершения очистки или ремонтных работ.

Температура основания должна быть как минимум на 3º выше, чем точка росы.

Окрашиваемая поверхность должна быть защищена от воздействия влаги. Остаточная влажность в поверхностном слое (2 – 3 см от поверхности) должна составлять максимум 6 % (матово-влажная поверхность).

Для лучшей адгезии полиуретана и основания, находящаяся в наружных порах вода должна быть удалена с помощью теплого воздуха (с помощью специальных тепловых пушек).

Нанесение BASF OLDODUR WS 56 производится исключительно методом горячего распыления.

После нанесения полиуретанового покрытия производится визуальный осмотр покрытия. В случае обнаружения дефектов их устраняют повторным окрашиванием вручную, используя материал с увеличенным временем жизни BASF OLDODUR WS 56 Handmasse.

Срок эксплуатации сооружений системы водоотведения можно существенно увеличить, если использовать для защиты от биогенной коррозии в местах повышенной концентрации сероводорода и агрессивных сред защитное полиуретановое покрытие BASF Oldodur WS 56.

Благодаря высокой механической прочности и устойчивости к воздействиям химических веществ покрытие BASF Oldodur WS 56 предотвращает как минимум на 10 лет непосредственный контакт элементов конструкции сооружений системы водоотведения с агрессивной внешней средой.

Применение покрытия BASF Oldodur WS 56 позволяет избежать в будущем большого объема ремонтных работ, поскольку местные дефекты покрытия легко устраняются.

Список литературы

1. Воронов Ю.В., Алексеев Е.В., Саломеев В.П., Пугачев Е.А. (2007). Водоотведение: Учебник.-М.: ИНФРА-М.

2. Орлов В.А., Орлов Е.В. (2007). Строительство, реконструкция и ремонт водопроводных и водоотводящих сетей бестраншейными методами: Учебное пособие.- М.: ИНФРА-М.

3. Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (2006). Заключение по теме «Исследование коррозионной стойкости бетонных образцов с полиуретановым лакокрасочным покрытием Oldodur WS 56 в среде, имитирующей условия эксплуатации канализационного коллектора и разработка заключения по результатам работы», Москва.

4. D.Weismann, M.Lohse (2007). Sulfid-Praxishandbuch der Abwassertechnik. Biogene Korrosion,Geruch, Gefahr verhindern und Kosten beherrschen: Vulkan-Verlag GmbH, Ессен, Германия.

5. IKT- Institut für Unterirdische Infrastruktur. (2005). Endbericht. Beschichtungsverfahren zur Sanierungvon Abwasserschächten. Studie zu Qualitätseinflüssen und Einsatzgrenzen anhand von Praxis- undLaboruntersuchungen., Гельзенкирхен, Германия.

6. Forschungsinstitut für polymere Baustoffe. Dr. R. Stenner GmbH (2001). Prüfungen an einemBeschichtungssystem für die Kanalsanierung auf Basis von Relius Oldodur WS 56. , Флёрсхайм-Викер, Германия.