Пособие по проектированию защиты от коррозии каменных, армокаменных и асбестоцементных конструкций (к СНиП 2.03.11-85)
(утв. Приказом Госстроя СССР от 14.07.1986 № 34)
Утверждено Приказом ЦНИИСК им. Кучеренко от 14 июля 1986 г. № 34
ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ КАМЕННЫХ, АРМОКАМЕННЫХ И АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ (К СНиП 2.03.11-85)
Рекомендовано к изданию секцией Научно-технического совета ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР.
Рассмотрены вопросы расчета и конструирования защиты от коррозии каменных, армокаменных и асбестоцементных конструкций, позволяющие сократить эксплуатационные расходы, связанные с преждевременным износом конструкций в агрессивных средах.
Даны примеры расчета и конструирования.
Для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.
Пособие разработано ЦНИИСК им. Кучеренко (кандидаты техн. наук А.К. Гончаров, В.К. Потапов) при участии МИСИ им. Куйбышева (кандидат техн. наук В.А. Объедкова), НИИЖБа (кандидаты техн. наук М.Г. Булгакова и М.И. Субботкин); Проектхимзащиты (инж. Л.Н. Луговской).
1. КАМЕННЫЕ И АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Общие положения
1.1. Настоящее Пособие предназначено для проектирования наземных конструкций зданий из кирпича и камня, находящихся в условиях агрессивной среды. При проектировании подземных конструкций следует руководствоваться СНиП 2.03.11-85, гл. 2 «Каменные и асбестоцементные конструкции». Пособие не распространяется на проектирование защиты каменных и армокаменных конструкций, выполненных из природных и бетонных камней.
1.2. При проектировании каменных конструкций, предназначенных для эксплуатации в агрессивной среде, их долговечность должна быть обеспечена применением коррозийно-стойких материалов, установлением дополнительных требований в части конструктивных решений и расчета, а также введением в кладочный раствор добавок и защитой арматуры и поверхности конструкций рекомендуемыми покрытиями.
Агрессивное воздействие сред
1.3. В зависимости от физического состояния агрессивные среды делятся на жидкие, твердые и газообразные. Степень агрессивного воздействия сред по отношению к каменным конструкциям оценивается с учетом камня и кладочного раствора.
1.4. Степень агрессивного воздействия газообразных и твердых сред на конструкции из кирпича глиняного пластического прессования и силикатного кирпича принимается по табл. 22 и 23 СНиП 2.03.11-85.
1.5. Воздействие твердых и газообразных сред на керамические пустотные камни оценивается так же, как на кирпич глиняный пластического прессования. Воздействие этих же сред на кирпич глиняный полусухого прессования оценивается так же, как и на силикатный кирпич.
1.6. Степень агрессивного воздействия газообразных и твердых сред на армокаменные конструкции принимается, как для железобетонных конструкций, по соответствующим таблицам СНиП 2.03.11-85.
1.7. Большинство твердых сред (соли, аэрозоли, пыль и др.), как правило, в сухом состоянии неагрессивны. Однако при увлажнении многие из них становятся агрессивными растворами, например аммиачная селитра, поваренная соль, хлористый кальций и др. Из-за гигроскопичности многих пылеватых продуктов, а также наличия образовавшихся растворов давление водяных паров, в силу закона Рауля, становится меньше, что вызывает необходимость проведения дополнительных расчетов влажностного режима наружных стен и уточнения температуры точки росы на их внутренних поверхностях. Химический состав аэрозолей, присутствующих в воздухе производственных помещений, следует считать аналогичным составу продукта, перерабатываемого на данном производстве. В целях сохранения защитных покрытий на конструкциях не допускается непосредственный контакт конструкций с твердой агрессивной массой (удобрениями). В этом случае необходима установка разградительных щитов.
1.8. Жидкие среды в виде кислот, солей, щелочей, растворителей и т.п. воздействуют главным образом на полы.
Следует учесть возможность агрессивного воздействия жидких сред в виде брызг или проливов на стены, колонны опор. В этом случае рекомендуется применять химически стойкое защитное покрытие, а также другие, аналогичные по защите конструктивные решения.
Материалы
1.9. Кирпич глиняный и керамические камни при эксплуатации в агрессивных средах должны удовлетворять требованиям ГОСТ 530-80. Марка кирпича при условиях эксплуатации В (см. табл. 3) должна быть не ниже М100.
1.10. Кирпич и камни силикатные при эксплуатации в агрессивных средах должны удовлетворять требованиям ГОСТ 379-79.
1.11. Строительные растворы для кирпичной кладки и штукатурки должны изготавливаться в соответствии с СН 290-74. Кладочный раствор для зданий с влажным и мокрым режимами, а также особыми условиями эксплуатации должен быть не ниже М100. С целью повышения плотности растворного шва в растворы следует вводить пластифицирующие добавки, снижая при этом водоцементное отношение. При отсутствии штукатурки швы должны быть расшиты.
1.12. В качестве теплоизоляционных материалов для применения в облегченной кладке и кирпичных панелях следует применять минераловатные плиты на синтетической связке и пенопласты, кроме ФРП-1, который допускается применять только в зданиях с сухим и нормальным режимом. В облегченной кладке допускается применение засыпок из местных материалов, стойких по отношению к агрессивной среде помещений.
1.13. В качестве герметизирующих и уплотняющих материалов для стыков наружных стеновых конструкций допускается применение морозостойкого пластичного полиуретанового поропласта, пористых резиновых прокладок, листовой морозостойкой резины, пороизола, гернита, клей-мастики и других материалов, рекомендованных в Руководстве по проектированию антикоррозийной защиты строительных конструкций производственных зданий предприятий текстильной промышленности (НИИЖБ Госстроя СССР. — М., 1988. — 87 с.).
Требования к конструктивным решениям
1.14. При проектировании каменных и армокаменных конструкций для агрессивных сред следует применять следующие конструктивные решения:
внутренние несущие и ограждающие каменные и армокаменные конструкции выполняются из полнотелого кирпича; применение силикатного кирпича для помещений с мокрым режимом не допускается;
наружные несущие и ограждающие каменные и армокаменные конструкции проектируются при ручной кладке однослойными и облегченными из пустотелых кирпичей и пустотных камней, из виброкирпичных панелей и блоков; кладка из полнотелого кирпича допускается только при соответствующем технико-экономическом обосновании; в зданиях с влажным и мокрым режимами наружные стены должны быть оштукатурены с внутренней стороны и иметь защитное покрытие;
наружные стены зданий с особыми условиями и мокрым режимом следует проектировать однослойными самонесущими и не несущими из полнотелого кирпича;
применение силикатного кирпича, глиняного кирпича полусухого прессования, а также пустотелого кирпича и керамических камней для наружных стен подвалов и цоколей не допускается;
применение силикатного кирпича в условиях воздействия жидких агрессивных сред не допускается.
1.15. При проектировании каменных зданий следует отдавать предпочтение индустриальным конструкциям из виброкирпичной кладки.
1.16. Применение противоморозных добавок при возведении конструкций из кирпича и керамических камней в зимнее время допускается только для зданий с сухим и нормальным температурно-влажностными режимами и при отсутствии повышенных требований к внешнему виду зданий.
1.17. Применение перемычек, покрытий и перекрытий из штучных каменных материалов на строительных растворах в зданиях с агрессивными средами допускается в виде сводчатых конструкций, позволяющих избежать возникновения растягивающих напряжений. Допускается также применение сборных панелей армокерамических перекрытий при наличии соответствующего технико-экономического обоснования.
1.18. В зданиях с особыми условиями и мокрым режимом для северных районов следует предусматривать специальную конструкцию наружных стен (например, с защитным экраном с внутренней стороны и вентилируемой прослойкой). В тех случаях когда при этих условиях применяется кирпичная стена, кладку следует предусматривать на цементно-песчаном растворе 1:2 с заполнением швов под залив с перевязкой в каждом ряду и расшивкой швов с наружной стороны.
1.19. Светопрозрачные ограждения должны иметь в местах примыкания к стенам специальные герметизирующие уплотнители. Для исключения увлажнения подоконной части стены за счет конденсата в межоконном пространстве следует предусмотреть применение железобетонных или деревянных подоконных досок с антикоррозийным водонепроницаемым покрытием и влагоизоляцию стен по периметру проема. В помещениях с мокрым режимом и особыми условиями необходимо предусмотреть водоотвод конденсата с внутренней поверхности остекления и из межстекольного пространства.
1.20. В вертикальных и горизонтальных швах панелей и по периметру оконных проемов должна быть предусмотрена герметизация изнутри. Стыки стеновых панелей и перегородок должны быть омоноличены пластифицированным цементно-песчаным раствором М100.
1.21. Горизонтальная гидроизоляция стен на уровне пола первого этажа должна быть выполнена из рулонных изоляционных материалов или полимерных растворов. Для гидроизоляции, в том числе подземной части, следует применять материалы повышенной химической стойкости.
1.22. В целях предотвращения конденсации на строительных конструкциях в помещениях с различными температурно-влажностными режимами и различными агрессивными средами их нужно разделять глухими перегородками или, в случае необходимости, оставлять в них проемы с воздушно-тепловыми завесами.
1.23. Наружные стены зданий должны быть гладкими без поясков, выступов, ниш и других горизонтальных архитектурных деталей.
1.24. Облицовка и оштукатуривание внешних поверхностей наружных кирпичных стен с мокрыми помещениями и особыми условиями не допускаются. Наружную поверхность стен зданий с большими выделениями пыли рекомендуется гидрофобизировать. Подоконные сливы в этом случае рекомендуется проектировать удлиненными.
Защита от коррозии
1.25 Защита каменных и армокаменных конструкций от воздействия агрессивных газообразных и твердых сред осуществляется:
выбором материалов каменной кладки, вяжущего и добавок для раствора;
защитой поверхности конструкций штукатуркой, лакокрасочными и водозащитными (при конденсации водяного пара) покрытиями.
Защита поверхности конструкций от воздействия жидких сред (проливы, брызги, мокрая уборка полов и т.д.) в цокольных зонах осуществляется применением химически стойких материалов.
1.26. Для защиты наружных стен от проникновения солей и конденсированной влаги из помещений с влажным и мокрым режимами, а также из помещений с особыми условиями внутреннюю поверхность стен следует защищать штукатурным слоем с уплотняющими добавками и лакокрасочными или водозащитными покрытиями в соответствии с требованиями табл. 5. При применении водозащитных покрытий на основе приклеивающих мастик штукатурка не производится.
Примечание. Добавки в растворы рекомендуется вводить в соответствии с Рекомендациями по применению бетонов и растворов с добавками полимеров (НИИЖБ Госстроя СССР. — М. Стройиздат, 1968. — 23 с.) и Руководством по применению химических добавок в бетоне (НИИЖБ Госстроя СССР. — М: Стройиздат, 1981. — 55 с.).
1.27. Защита армокаменных конструкций производится в зависимости от степени агрессивного воздействия газообразных и твердых сред. В слабоагрессивной среде следует применять плотный кладочный раствор марки не ниже М75. Для уплотнения раствора рекомендуется введение уплотняющих добавок, пластифицирующих добавок при снижении водоцементного отношения; в помещениях с влажным и мокрым режимами конструкции необходимо дополнительно оштукатурить. В среднеагрессивной среде следует применять плотный кладочный раствор марки не ниже М75 с добавками — ингибиторами коррозии арматуры; в помещениях с влажным и мокрым режимами конструкции необходимо дополнительно оштукатурить и нанести лакокрасочное покрытие II группы или гидрофобизировать. В сильноагрессивной среде следует применять плотный кладочный раствор марки не ниже М100 с оштукатуриванием поверхности конструкции и нанесением лакокрасочных покрытий III — IV группы.
1.28. Необетонированные закладные и соединительные элементы, работающие в условиях кратковременного воздействия жидкой агрессивной среды, и в наружных стенах должны быть защищены как необетонированные стальные закладные детали железобетонных конструкций. Необетонированные закладные и соединительные элементы, а также металлические элементы наружного армирования конструкций, находящихся внутри помещений, следует защищать от коррозии в соответствии со СНиП 2.03.11-85 как металлоконструкции. В деформационных швах ограждающих конструкций должны предусматриваться компенсаторы из оцинкованной, нержавеющей или гуммированной стали, полиизобутилена или других материалов и установка их на химически стойкой мастике с плотным закреплением. Конструкция деформационного шва должна исключать возможность проникновения через него агрессивной среды.
1.29. В случае когда на внутренней поверхности наружных стен допускается образование конденсата, внутренняя поверхность стены должна быть влагоизолирована (см. рис. 2). При длительном расчетном периоде конденсации (более 5 сут.) на внутренней поверхности стен необходимо дополнительно предусмотреть организованный отвод конденсата.
1.30. Подбор наружной и внутренней отделки должен производиться на основе расчетов влажностного режима и указаний п. 1.41 и п. 1.42.
1.31. Выбор защитных материалов следует производить по СНиП 2.03.11-85 и табл. 5.
Особенности расчета наружных стен зданий с агрессивными средами
1.32. Воздействие агрессивной среды помещений на наружные стены зданий учитывается путем введения дополнительных требований к теплотехническим и прочностным расчетам.
1.33. Теплотехнический расчет наружных стен производится в соответствии со СНиП II-3-79** с учетом положений, изложенных в пп. 1.34 - 1.40 Пособия.
1.34. Влажностный режим помещений зданий и сооружений в зимний период в зависимости от температуры и условной относительной влажности внутреннего воздуха устанавливается по табл. 1.
Примечание. Величина условной относительной влажности внутреннего воздуха может быть более 100%.
1.35 Условная относительная влажность внутреннего воздуха помещений устанавливается расчетом по формуле (1):
\varphi_{\text{усл}.} = e/E_{\text{р}} \cdot 100; (1)
где \varphi — заданная относительная влажность в помещении;
e — парциальное давление пара;
E — давление насыщенных паров воды при заданной температуре воздуха в помещении;
Eр — давление насыщенных паров воды над растворами водорастворимых солей, составляющих аэрозоль, при той же температуре.
1.36. Значения давления паров воды над растворами водорастворимых солей, составляющих аэрозоль, принимаются по табл. 2 или по другим расчетным или экспериментальным данным специализированных организаций.
1.37. Условия эксплуатации наружных стен в зависимости от влажностного режима помещений с учетом гигроскопичности аэрозоля и зон влажности следует установить по табл. 3.
| Влажностный режим помещений (по табл. 1) | Условия эксплуатации А, Б, В в зонах влажности по СНиП II-3-79** | ||
| сухой | нормальный | влажный | |
| Сухой | А | А | Б |
| Нормальный | А | Б | Б |
| Влажный | Б | Б | Б |
| Мокрый | Б | В | В |
| Особые условия | В | В | В |
1.38. Расчетный коэффициент теплопроводности кирпичной кладки для условий эксплуатации В следует увеличивать на 0,086 Вт/(м·°C) (0,1 ккал/(м·ч·°C) град по сравнению с величиной \lambda_{\text{Б}} , а расчетный коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала — на 0,0086 Вт/(м·°C) (0,01 ккал/(м·ч·°C).
1.39 Требуемое сопротивление теплопередаче стены вычисляется по СНиП II-3-79**:
R_{\text{о}}^{\text{тр}} = (t_{\text{в}} - t_{\text{н}})/\Delta t^{\text{н}}\alpha_{\text{в}}, (3)
где \Delta t^{\text{н}} = t_{\text{в}} - t_{\text{рр}} для зданий с агрессивной средой;
tрр — температура точки росы при расчетной температуре и относительной влажности воздуха в помещении.
Величина \Delta t^{\text{н}} = t_{\text{в}} - t_{\text{рр}}<8^{\circ}C принимается для тех случаев, когда на поверхности стен не допускается конденсация. Если толщина стены получается экономически невыгодной, а по гигиеническим соображениям конденсация на стенах может быть допущена, то величину \Delta t^{\text{н}} для зданий с влажным и мокрым режимом, а также при особых условиях следует принимать равной \Delta t^{\text{н}} = 7^{\circ}C . При этом на внутренней поверхности стены следует предусмотреть влагозащитное покрытие.
1.40. Температура точки росы tрр с учетом агрессивной среды определяется следующим образом. На основе данных о химическом составе агрессивной среды по табл. 2 выбираются данные об упругости насыщенного водяного пара при различных температурах и наносятся на график. На основе вычисленного ранее значения парциального давления водяного пара в помещении при расчетных значениях температуры и относительной влажности воздуха по графику находится искомое значение температуры tрр.
1.41. Выбор типа внутренних отделочных и защитных слоев следует производить на основе данных табл. 2, 4, 5.
Примечания: 1. Степень гигроскопичности аэрозоля определяется по табл. 4.
2. Принятые в таблице обозначения: Ж — к покрытию предъявляются требования защиты от воздействия жидкой влаги без расчета на паропроницаемость; Р — к покрытию предъявляются требования повышенной паронепроницаемости, определяется по расчету; О — к покрытию предъявляются требования, как к декоративно-отделочному слою. Кроме того, покрытия Ж и Р должны отвечать специальным требованиям по химической стойкости. Выбор покрытий типов О и Р производится в соответствии с прил. 3 СНиП 2.03.11-85. К покрытиям типа О относятся все покрытия I группы материалов. К покрытиям типа Р относятся все лакокрасочные покрытия групп II — IV. К покрытиям типа Ж относятся защитные покрытия III — IV групп облицовочных материалов по прил. 4 СНиП 2.03.11-85.
1.42. Наружную отделку стен необходимо проектировать с учетом сопротивления ее паропроницания на основе расчетов влажностного режима.
1.43. Расчеты прочности и устойчивости наружных стен зданий с мокрым режимом и особыми условиями следует производить в соответствии с требованиями СНиП II-22-81 с дополнительными расчетами по пп. 1.44 - 1.54 настоящего Пособия. Для зданий с другими режимами расчеты конструкций производятся только в соответствии с указанным СНиП.
1.44. Для климатических районов требования к марке морозостойкости кирпича не предъявляются, если расчетная зимняя температура выше -10 °C.
1.45. Расчетом определяются: наибольшая толщина промерзания наружных стен \delta , средняя по массе и толщине влажность стены в зимний период \omega , допускаемая степень повреждения кирпича на наружной поверхности W.
1.46. Наибольшая толщина промерзания однослойных наружных стен, определяющая границу льдообразования в стене при t = -15 °C, вычисляется по формуле (4)
\delta = [R_{\text{о}}(t_{\text{н}} - 15)/(t_{\text{в}} - t_{\text{н}}) - 0,05]\lambda_{\text{В}},
где tв — расчетная температура внутреннего воздуха;
tн — расчетная температура наиболее холодной пятидневки;
\lambda_{\text{В}} — коэффициент теплопроводности кирпичной кладки по условиям эксплуатации В;
Rо — сопротивление теплопередаче стены.
1.47. Средняя влажность \omega стены в зимний период устанавливается расчетом нестационарного влажностного режима с помощью ЭВМ или на основе данных натурных наблюдений за влагосодержанием стен аналогичных зданий.
1.48. Распределение степени повреждения W кладки за период эксплуатации принимается линейным с максимумом на наружной поверхности и минимумом W = 0 на границе талой и мерзлой зон \delta (рис. 1).
Рис. 1. Распределение степени повреждения W кирпичной кладки в промерзающей зоне
1.49. На момент окончания срока эксплуатации или межремонтного периода принимаются 2 предельных состояния: когда кладка расслаивается вдоль стены на границе максимального промерзания стены \delta за счет появления опасных растягивающих напряжений, вызванных остаточным расширением кладки в процессе ее повреждения, и когда разрушение кладки начинается с наружной поверхности, чему соответствует появление опасных сжимающих напряжений от воздействия деформаций остаточного расширения кладки.
1.50. Распределение собственных напряжений в стене, вызванных остаточным расширением промерзающей части кладки, при значении повреждения W к концу срока эксплуатации, характеризуется эпюрой на рис. 2.
Рис. 2. Эпюра собственных напряжений в наружной стене, вызванных деформацией расширения кирпичной кладки при ее деструкции (повреждении W)
1.51. При вычислении степени повреждения кладки W на наружной поверхности стены к концу срока эксплуатации могут быть 2 случая. Первый, когда находится точка пересечения горизонтальной линии, соответствующей вычисленным значениям \delta/h и изолинии D0. Этому случаю соответствует разрушение стены в виде расслоения на границе промерзания \delta . Второй, когда искомое значение W соответствует точке пересечения \delta/h и D_{\delta} = (1 - \mu) . Этому случаю соответствует начало разрушения кладки на наружной поверхности стены. В первом случае статические расчеты наружной стены проводятся по СНиП II-22-81, при этом в расчет принимается толщина стены h - \delta . Во втором случае статический расчет производится по СНиП II-22-81 для всей толщины h, но прочность кладки и модуль ее упругости должны быть снижены соответственно в K1 и K2 раз (см. п. 1.53).
1.52. Определение допускаемой величины степени повреждения W кладки на наружной поверхности к концу срока эксплуатации, когда наибольшие растягивающие или сжимающие напряжения достигают предельного значения, производится по номограмме (рис. 3) и по данным о безразмерных величинах D_{\delta} и D0, характеризующих механические характеристики кладки:
D_{\delta} = (1 - \mu), D_{0} = R_{\text{р}}/R(1 - \mu);
где Rр, R — расчетные сопротивления кладки из кирпича и камня правильной формы соответственно на осевое растяжение и сжатие;
\mu — коэффициент Пуассона, принимаемый равным 0,17.
Рис. 3. Номограмма для вычисления степени повреждения кладки (W) однослойных стен к концу срока эксплуатации
Вычисленные значения D0 для различных марок кирпича и раствора помещены в табл. 6.
1.53. С учетом характера распределения повреждений в промерзающей части кладки по п. 1.48, допускаемой величины повреждения к концу срока эксплуатации вычисляются данные о снижении прочности кладки на сжатие K1 и модуля упругости K2 соответственно по формулам (5) и (6):
K_{1} = [(h - \delta) + \delta(1 - W)^{2}]/h; (5)
K_{2} = [(h - \delta) + \delta(1 - W)]/h. (6)
1.54. Марка морозостойкости камня принимается равной Мрз 50 для стен зданий с особыми условиями и мокрым режимом. При проектировании таких зданий в Северной климатической зоне и более суровых условиях испытания камня на морозостойкость следует проводить в соответствии с требованиями ГОСТ 7025-78 с применением насыщенных растворов гигроскопических солей, свойственных данному виду производства при условии оттаивания их после замораживания в этом растворе.
Примеры расчета
Пример 1. Требуется определить конструкцию наружной стены здания сушки калийного комбината, проектируемого в г. Перми.
По химическому составу готовых продуктов, представленному технологами, выбирается наименование преобладающего продукта, т.е. из состава
выбирается KCl. По табл. 2 определяется величина Eр при температуре tв = +20 °C, соответствующей расчетной температуре воздуха в помещении; Eр = 1980 Па (14,5 мм рт. ст.). При заданной величине относительной влажности воздуха в помещении \varphi_{\text{в}} = 50\% вычисляется упругость водяного пара e:
e = \varphi_{\text{в}}E/100\% = 0,5 \times 2385 = 1192\text{Па}(8,77\text{ммрт}.\text{ст}.),
где E = 2385 Па (17,54 мм рт. ст.) для tв = +20 °C определяется по книге Строительная теплотехника ограждающих частей зданий (Фокин К.Н. — М.: Стройиздат, 1973. — 285 с.).
Вычисляется величина условной относительной влажности внутреннего воздуха
\varphi_{\text{усл}.} = e/E_{\text{р}} \times 100\% = 1192/1980 \times 100\% = 60,5\%.
По табл. 1 определяется, что режим помещений классифицируется как влажный.
По табл. 3 Пособия и СНиП II-3-79** определяется, что условия эксплуатации наружной стены — Б.
Таким образом, расчетное значение коэффициента теплопроводности для кирпичной кладки из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе \gamma = 1200\text{кг}/\text{м}^{3} равно: \lambda_{\text{Б}} = 0,52\text{Вт}/(\text{м } \cdot \text{К}) (0,45 ккал/м·ч·°C).
Требуемое сопротивление теплопередаче кирпичной стены для сушильного отделения по СНиП II-3-79**
R_{\text{о}}^{\text{тр}} = (t_{\text{в}} - t_{\text{н}})/\alpha_{\text{в}}(t_{\text{в}} - t_{\text{рр}}),
где tв — расчетная температура воздуха в помещении, tв = 20 °C;
tн — расчетная температура наружного воздуха в г. Перми для массивных стен (температура наиболее холодной пятидневки), tн = -34 °C;
\alpha_{\text{в}} — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности, \alpha_{\text{в}} = 8,7\text{Вт}/(\text{м}^{2} \cdot \text{К}) [7,5 ккал/(м2·ч·°C)];
tрр — температура точки росы с учетом агрессивной среды находится по интерполяции данных табл. 2, построенных на графике (рис. 4).
Рис. 4. Кривая упругости водяного пара над насыщенным раствором KCl
Ранее вычисленная величина e = 1190 Па (8,77 мм рт. ст.) откладывается на графике по вертикальной координатной оси, а по горизонтальной оси вычисляется температура точки росы tрр = 13,5 °C.
Толщина стены расчетом получается равной:
По табл. 2 и 4 определяются степень гигроскопичности KCl и тип лакокрасочного покрытия на внутренней поверхности (тип Р) по табл. 5. Расчеты влажностного режима в данном случае необходимо производить исходя из оценки выбираемой наружной отделки и подбора внутреннего отделочного слоя типа Р. Марка морозостойкости камня для рассматриваемого случая должна быть Мрз 35. Статические расчеты каменной кладки в данном случае производятся в соответствии со СНиП II-22-81 без пояснений, изложенных в данном Пособии. Пример конструкции наружной стены приведен на рис. 5.
Рис. 5. Конструкция наружной стены здания сушки калийного комбината: 1 — облицовочный кирпич; 2 — растворные швы расшиты; 3 — цементно-песчаная штукатурка; 4 — лакокрасочное покрытие; 5 — керамические камни
Пример 2. Требуется определить конструкцию наружной стены здания флотации того же комбината.
По химическому составу калийных руд определяется, что преобладающим элементом в них является NaCl (36%).
По табл. 2 определяется величина Eр для температуры воздуха в помещении tв = +15 °C Eр = 1280 Па (9,3 мм рт. ст.).
При заданной относительной влажности воздуха в помещении \varphi = 60\% вычисляется величина e
e = \varphi E/100\% = 0,6 \cdot 1740 = 1044\text{Па}(7,7\text{ммрт}.\text{ст}.).
Вычисляется величина условной относительной влажности внутреннего воздуха
\varphi_{\text{усл}.} = e/E_{\text{р}} \times 100\% = 83\%.
По табл. 1 находим, что режим помещений классифицируется как мокрый.
По табл. 3 Пособия и СНиП II-3-79** условия эксплуатации наружной стены определяются условиями В. Таким образом, расчетное значение коэффициента теплопроводности кирпичной кладки из сплошного глиняного кирпича пластического прессования на цементно-песчаном растворе \gamma = 1800\text{кг}/\text{м}^{3} равно:
\lambda_{\text{В}} = 0,812 + 0,116 = 0,93\text{Вт}/(\text{м } \cdot \text{К})[0,8\text{ккал}/(\text{м } \cdot \text{ч} \cdot °C)].
Для вычисления величины R_{\text{о}}^{\text{тр}} на графиках наносится зависимость Eр — t для NaCl по данным табл. 2 и для e = 1045 Па по графику находится температура точки росы tрр = 11 °C (рис. 6).
Рис. 6. Кривая упругости водяного пара над насыщенным раствором NaCl
R_{\text{о}}^{\text{тр}} = (15 + 34)/8,7(15 - 11) = 49/8,7 = 1,4\text{м}^{2} \cdot \text{К}/\text{Вт }(1,64\text{м}^{2} \cdot \text{ч} \cdot °C/\text{ккал}).
Толщина стены должна быть равна:
Так как толщина стены 1,31 м экономически невыгодна, вновь вычисляем требуемое сопротивление стены по формуле
R_{\text{о}}^{\text{тр}} = (15 + 34)/(8,7 \cdot 7) = 0,8\text{м}^{2} \cdot \text{К}/\text{Вт }(0,935\text{м}^{2} \cdot \text{ч} \cdot °C/\text{ккал}).
Толщина стены из сплошного глиняного кирпича в данном случае получается расчетом h = 0,935 x 0,7 = 65,3 см. Конструктивно принимаем толщину равной h = 66 см, из кирпичной кладки толщиной 64 см и штукатурного слоя 2 см. Расчетом проверяем температуру на внутренней поверхности стены по формуле:
\tau_{\text{в}} = t_{\text{в}} - (t_{\text{в}} - t_{\text{н}})/R_{\text{о}}\alpha_{\text{в}} = 15 - 7 = 8^{\circ}C<t_{\text{рр}} = 11^{\circ}C.
Из расчета получается, что температура внутренней поверхности на 3 °C ниже точки росы для расчетной температуры наиболее холодной пятидневки. Соответственно табл. 4 и 5 принимается решение о защитном покрытии на внутренней поверхности стены типа Ж. Учитывая период конденсации, следует дополнительно предусмотреть в проекте конструктивные мероприятия по отводу конденсата с внутренней поверхности стен. Влажностный расчет в данном случае производить нет необходимости, так как на внутренней поверхности будет запроектировано паро- и водонепроницаемое покрытие. Поскольку условия эксплуатации наружной стены определены условиями В, перед статическими расчетами следует провести следующие дополнительные расчеты. Наибольшая толщина промерзания стены вычисляется по формуле:
\delta = [0,94(34 - 15)/(34 + 15) - 0,05]0,7 = 0,22\text{м}.
Относительная глубина промерзания стены \delta/h составит 0,35.
Принимая глиняный сплошной кирпич пластического прессования марки М100, марку цементно-песчаного раствора М100, вычисляем безразмерный критерий D_{0} = R_{\text{р}}/R(1 - \mu) , характеризующий начальные механические свойства кладки. По табл. 6 D0 = 83·10-3.
По номограмме (рис. 3) на пересечении горизонтальной линии, соответствующей \delta/h = 0,35 и изолинии D0 = 83·10-3 находим по горизонтальной оси соответствующее значение W = 0,3.
Полученный результат означает, что при степени повреждения (деструкции) кирпича на наружной поверхности W = 0,3 в конце срока эксплуатации наибольшие собственные напряжения растяжения на границе талой и мерзлой зон достигнут опасного значения, и в дальнейшем стена в этом сечении может расслоиться. Поэтому в расчетах прочности и устойчивости следует принять толщину стены h - \delta = 0,64 - 0,35 = 0,3\text{м} .
Пример конструкции наружной стены приведен на рис. 7.
Рис. 7. Конструкция наружной стены здания флотации калийного комбината: 1 — кирпич глиняный сплошной пластического прессования; 2 — пластифицированный цементно-песчаный раствор; 3 — растворные швы расшиты; 4 — цементно-песчаная штукатурка с уплотняющими добавками; 5 — облицовочная плитка
2. АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Общие положения
2.1. Настоящее Пособие распространяется на проектирование защиты от коррозии асбестоцементных конструкций стен, перегородок, подвесных потолков и покрытий зданий и инженерных сооружений, работающих в условиях агрессивной среды.
2.2 Защита должна проектироваться на основе:
учета данных об агрессивности составляющих среды в зоне строительных конструкций;
учета местных условий строительства;
учета условий последующей эксплуатации.
2.3 Проектирование защиты асбестоцементных конструкций от коррозии должно выполняться в следующем порядке:
в техническом задании на проектирование объекта строительства должны быть указаны климатические и гидрогеологические условия, технологические воздействия, условия контакта агрессивной среды и конструкций, продолжительность и периодичность агрессивного воздействия. На основании этих данных в соответствии с действующими нормами устанавливаются вид и степень агрессивного воздействия среды на асбестоцементные конструкции;
для данного вида и степени агрессивного воздействия согласно действующим нормам устанавливаются дополнительные требования к материалам и конструкциям, которые должны быть учтены при проектировании, а также вид применяемой защиты.
2.4. Защита асбестоцементных конструкций, предназначенных для эксплуатации в агрессивной среде, требуемая их долговечность должны быть обеспечены за счет лакокрасочного и гидроизоляционного покрытия.
Агрессивное воздействие сред
2.5. Стойкость асбестоцемента зависит в основном от цементного камня и от характера его пористости, которая преимущественно открытого характера. Поэтому асбестоцемент подвержен всем видам агрессивных воздействий, характерным для бетона на портландцементе B4.
Агрессивные среды в зависимости от физического состояния делятся на газовые, твердые и жидкие.
2.6 На асбестоцемент степень воздействия устанавливается:
для газовых сред — видами и концентрацией газов, температурой и влажностью;
для твердых сред (грунты, пыль, аэрозоли и соли) — влажностью окружающей среды, гигроскопичностью, растворимостью в воде и дисперсностью;
для жидких сред — наличием и концентрацией агентов, температурой и величиной напора жидкости.
2.7. По степени воздействия на асбестоцемент среды разделяются на неагрессивные, слабо-, средне- и сильноагрессивные.
2.8. Степень агрессивности газовой среды по отношению к асбестоцементу принимается в зависимости от влажности газов, как и для бетона, по табл. 2 разд. 2 СНиП 2.03.11-85.
2.9. Степень агрессивности твердых сред (пыли, соли, аэрозоли) по отношению к асбестоцементу зависит от гигроскопичности, растворимости твердых сред и относительной влажности воздуха и принимается, как и для бетона, по табл. 3 разд. 2 СНиП 2.03.11-85.
2.10. Непосредственный контакт асбестоцемента с массой твердых гигроскопических продуктов или отходов производства не допускается.
2.11. Степень агрессивности жидких сред по отношению к асбестоцементу при постоянном и временном смачивании поверхности жидкой агрессивной средой устанавливается по табл. 4, 5, 6 разд. 2 СНиП 2.03.11-85, как и для бетона.
Постоянный контакт асбестоцемента с жидкой агрессивной средой допускается при наличии антикоррозийного покрытия в зависимости от степени агрессивного воздействия.
Требования к проектированию асбестоцементных конструкций
2.12 При проектировании асбестоцементных конструкций следует принимать следующие конструктивные решения:
2.13. Асбестоцементные конструкции и изделия, принимаемые для неутепленных стен и кровельных покрытий, эксплуатируемых в слабо-, средне- и сильноагрессивной среде, должны отвечать требованиям ГОСТ 16223-81 для утепленных стен и покрытий, а также специальных инженерных сооружений; листы плоские должны отвечать требованиям ГОСТ 18124-75* на изделия высшего сорта (A), прессованные.
2.14. При проектировании асбестоцементных конструкций для зданий с агрессивной средой рекомендуется применять клеевые соединения элементов, а также экструзионные асбестоцементные панели.
2.15. Асбестоцементные стеновые панели не должны контактировать с грунтом. Эти конструкции следует располагать на цоколе, имеющем гидроизоляционную прокладку, предохраняющую асбестоцементные стеновые панели от капиллярного подсоса грунтовых вод.
2.16. При проектировании утепленных асбестоцементных конструкций для зданий с агрессивной средой рекомендуется применять плиты покрытий и панели стен вентилируемые или полые с закрытыми торцами.
2.17. При проектировании асбестоцементных резервуаров для хранения жидких агрессивных сред следует внутри проводить защиту асбестоцемента наклейкой стеклоткани и покрытием ее эпоксидной шпаклевкой или другим агрессивно-стойким покрытием.
2.18. Восстановление в процессе эксплуатации зданий антикоррозийных покрытий следует производить по мере износа, но не реже одного раза в 5 лет.
2.19. Все шурупные соединения, а также крепления плит и панелей должны быть оцинкованы от коррозии в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11-85.
2.20. Бескаркасные плиты и панели с утеплителем из пенопластов не допускается применять для ограждений зданий со средне- и сильноагрессивной средой.
2.21. Каркасы и обрамления асбестоцементных плит и панелей следует защищать от коррозии в соответствии с СНиП 2.03.11-85 для металлических и деревянных каркасов.
2.22. Каркасные плиты и панели, эксплуатируемые в сильноагрессивной среде, рекомендуется проектировать на деревянных или асбестоцементных каркасах.
Защита асбестоцементных конструкций от коррозии
2.23. Внутренние поверхности асбестоцементных конструкций, эксплуатируемых в слабоагрессивной среде, должны быть покрыты в заводских условиях алкидными, масляными, нитроцеллюлозными, полимерцементными, поливинилацетатными, бутадиен-стирольными водоэмульсионными, перхлорвиниловыми и на сополимерах винилхлоридных лакокрасочными материалами и кремнийорганическими жидкостями (прил. № 3 СНиП 2.03.11-85, группы покрытия I, II).
2.24. Внутренние поверхности асбестоцементных конструкций, эксплуатируемых в среднеагрессивной среде, должны быть покрыты в заводских условиях кремнийорганическими, полиуретановыми, эпоксидными, эпоксидно-фенольными, перхлорвиниловыми и на сополимерах винилхлоридных, хлоркаучуковыми, хлорсульфированными полиэтиленами, хлорнаиритовыми лакокрасочными материалами (прил. № 3 СНиП 2.03.11-85, группа покрытия III).
2.25. Внутренние поверхности асбестоцементных конструкций, эксплуатируемых в сильноагрессивной среде, должны быть покрыты в заводских условиях эпоксидными, эпоксидно-фенольными, перхлорвиниловыми и на сополимерах винилхлоридных хлорсульфированными полиэтиленами, лакокрасочными материалами (прил. № 3 СНиП 2.03.11-85, группа покрытия IV).
2.26. Асбестоцементные короба должны, как правило, устанавливаться только на вытяжке воздуха из помещения. Для приточных систем должны быть разработаны и утверждены Госгражданстроем Госстроя СССР специальные мероприятия по защите внутренней поверхности вентиляционных коробов.
Асбестоцементные короба, применяемые для вентиляции зданий со слабо-, средне- и сильноагрессивной средой, должны быть покрыты в заводских условиях лакокрасочными материалами согласно (прил. № 3 СНиП 2.03.11-85).
Агрессивность среды внутри короба должна приниматься повышенной на одну ступень.
2.27. Асбестоцементные специальные инженерные сооружения при наличии грунтовых вод слабой, средней и сильной агрессивности должны быть покрыты в заводских условиях кремнийорганическими, полиуретановыми, эпоксидными, эпоксидно-фенольными, перхлорвиниловыми и на сополимерах винилхлоридных, хлоркаучуковыми, хлорсульфированными полиэтиленами, хлорнаиритовыми лакокрасочными материалами (прил. № 3 СНиП 2.03.11-85, группы покрытия II, III, IV).