Рекомендации по первичной защите бетона сооружений биологической очистки сточных вод
(утв. НИИЖБ Госстроя СССР 17.08.1985)
17 августа 1985 года
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ГОССТРОЯ СССР (НИИЖБ)
МАКЕЕВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ МИНВУЗА УССР
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПЕРВИЧНОЙ ЗАЩИТЕ БЕТОНА СООРУЖЕНИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
Печатаются по решению секции коррозии и спецбетонов НТС НИИЖБ от 4 апреля 1985 г.
Приведены характеристика и источники микробиологического фактора коррозии бетона, способы повышения долговечности сооружений биологической очистки сточных вод в условиях первичной защиты, а также требования к материалам и методика подбора рационального состава бетона.
Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектных, строительных и монтажных организаций.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящие Рекомендации разработаны в дополнение к «Руководству по проектированию защиты от коррозии железобетонных резервуаров очистных сооружений» (ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР, М., 1981) и в развитие главы СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии. Нормы проектирования». В основу Рекомендаций положены результаты обследования эксплуатируемых комплексов сооружений для биологической очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод, данные экспериментальных исследований, проведенных в лабораторных и натурных условиях.
Применение Рекомендаций позволит повысить долговечность бетона сооружений биологической очистки сточных вод от агрессивных воздействий, включая действие микробиологического фактора коррозии.
Рекомендации разработаны Макеевским инженерно-строительным институтом Минвуза УССР (канд. техн. наук В.А. Матвиенко, инженеры Г.Я. Дрозд, В.Н. Губарь) и НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф. Ф.М. Иванов).
Все предложения и замечания по содержанию Рекомендаций просим направлять по адресу: 339023, Макеевка-23, пос. Дзержинского, Макеевский ИСИ или 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д. 6, НИИЖБ.
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на железобетонные конструкции сооружений биологической очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод и могут быть использованы при проектировании аэротенков, метантенков и вспомогательных сооружений.
1.2. Рекомендации предусматривают выполнение требований «Руководства по проектированию защиты от коррозии железобетонных резервуаров очистных сооружений», а также дополнительные мероприятия по первичной защите бетона от микробиологического фактора коррозии.
1.3. Микробиологическим фактором коррозии именуются агрессивные по отношению к бетону железобетонных конструкций продукты жизнедеятельности микроорганизмов, развивающихся в резервуарах (отстойниках, аэротенках, метантенках) в процессе очистки сточных вод от органической составляющей и в порах бетона.
1.4. В целях первичной защиты бетона сооружений биологической очистки сточных вод предусматривается выполнение следующих мероприятий:
выбор коррозионностойких материалов для бетона;
оптимизация поровой структуры бетона;
применение добавок: биоцидных или «провоцирующих» развитие отдельных видов микроорганизмов, а также нейтрализующих агрессивное воздействие продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.
2. ХАРАКТЕРИСТИКА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ФАКТОРА
2.1. Степень агрессивности микробиологического фактора может быть оценена по данным о составе сточных вод в резервуарах в процессе микробиологической очистки и по составу конечных продуктов метаболизма биоорганизмов сточных вод.
2.2. Примерный состав хозяйственно-бытовых сточных вод на различных этапах микробиологической очистки и степень агрессивного воздействия на бетон приведены в табл. 1.
Степень агрессивности сточных вод на различных этапах биологической очистки
| Сооружение | Оценка сульфатной агрессивности по СНиП 2.03.11-85 | Агрессивность, определяемая микробиологическим фактором | ||||||
| показатель, мг/л | степень агрессивности | pH среды | содержание, мг/л | степень агрессивности | ||||
| 2- SO , 4 менее | HCO 3 | <*> | свободный CO , не 2 более | NH , 4 не более | биомасса | <*> | ||
| Песколовка Отстойник Аэротенк Метантенк | 1000 1000 900 100 | 450 — 500 450 — 500 450 — 500 1500 — 2000 | Слабоагрессивная Слабоагрессивная Слабоагрессивная Не агрессивная | 8 — 8,5 7,5 — 8,5 7 — 7,5 6,7 — 7,3 | 5 30 50 850 | 50 40 40 250 | 100 500 2000 до 3000 | Не агрессивная Не агрессивная Слабоагрессивная <**> Среднеагрессивная |
<*> По отношению к бетону с маркой по водонепроницаемости W 4 на обычном портландцементе.
<**> С учетом наличия большого количества биомассы как источника CO_{2} при микробиологическом разложении органической составляющей.
2.3. Конечные продукты разложения органических составляющих сточных вод, образующиеся в результате жизнедеятельности микроорганизмов, приведены в табл. 2.
Конечные продукты разложения некоторых веществ органической составляющей сточных вод
| Вещество | Конечные продукты |
|---|---|
| Белки | CO , NH , HCO , H S, CH 2 4 3 2 4 |
| Углеводы | CO , NH , CH , H 2 4 4 |
| Жиры, спирты, ПАВ, фенолы | CO , H 2 |
| Ацетаты, пропионаты, лактаты, пируваты, | CO , HCO , H |
| бензоаты | 2 3 |
| Цианиды | CO , NO 2 3 |
| Производные бензола | CO 2 |
3. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БЕТОНОВ
3.1. Материалы для бетонов конструкций очистных сооружений выбирают в соответствии с требованиями главы СНиП 2.03.11-85 и рекомендациями табл. 3, учитывающими наличие микробиологического фактора коррозии.
Рекомендуемые виды заполнителей и цементов для бетонов конструкций очистных сооружений
| Наименование материала | Вид материала для бетонов сооружений | |||
| песколовка, лотки | отстойники | аэротенки | метантенки | |
| Цементы (по ГОСТ 10178-76*) Порода крупного заполнителя | Портландц Шлакопортландцемент Гранит Известняк | емент с содержанием Шлакопортландцемент Гранит Известняк | C A менее 3 — Известняк Гранит | 8% — Известняк Гранит |
Примечание. Материалы указаны в порядке предпочтительного применения.
3.2. Рекомендуется применение добавок поверхностно-активных веществ и ускорителей твердения, уменьшающих размер пор и общую пористость бетонов — повышающих плотность бетона. Вид добавок и область их применения устанавливаются согласно «Руководству по применению химических добавок в бетоне» (М., Стройиздат, 1981).
3.3. Биоцидные добавки допускается применять при условии исключения вымывания их из бетона в очищаемые стоки.
3.4. Для повышения долговечности бетона при воздействии на него углекислого газа, основного конечного продукта разложения органического вещества микроорганизмами, рекомендуется введение в бетонную смесь тонкомолотого известняка в количестве 10 — 15% массы цемента.
3.5. Для пропариваемых изделий целесообразно введение в бетонную смесь комплексной добавки, состоящей из СДБ и сернокислой меди в количестве 0,1...0,5% и 0,1...0,15% массы цемента соответственно, в расчете на безводное вещество добавок. Добавки следует применять в соответствии с «Руководством по применению химических добавок в бетоне».
4. ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА
4.1. Характеристики бетонов для конструкций сооружений микробиологической очистки рекомендуется назначать в зависимости от этапа очистки, условий их эксплуатации в соответствии с данными табл. 4.
Рекомендуемые показатели плотности проницаемости бетона
| Наименование сооружений и | Вид бетона | Показатели плотности проницаемости бетона | |||
| условия эксплуатации конструкций | марка водонепроницаемости | коэффициент фильтрации см/с, не более | водопоглощение, % по массе, не более | В/Ц | |
| Аэротенки — надводная часть | Бетон повышенной плотности | W 6 | -9 2,10 -9 | 4,7 | 0,48 |
| Песколовки и первичные отстойники | То же | W 6 | 2,10 -9 | 4,7 | 0,48 |
| Аэротенки — подводная часть Метантенки и вторичные отстойники — все конструкции | « Особоплотный бетон» | W 6 W 8 | 2,10 -10 6,10 | 4,7 4,2 | 0,48 0,42 |
4.2 Расход цемента в бетоне рекомендуется в пределах 300...450 кг/м3.
4.3. Подвижность бетонной смеси определяется видом конструкции и средствами уплотнения и должна обеспечивать плотность и однородность бетона. Для обеспечения предельного водоцементного отношения и заданной подвижности рекомендуется использование суперпластификаторов.
4.4. Подбор состава бетона следует производить по прилагаемой методике (см. Приложение).
4.5. Режимы уплотнения и твердения бетонной смеси должны обеспечивать получение бездефектной поверхности — без раковин и микротрещин.
4.6. Торкретбетон и бетон для омоноличивания стыков сборных железобетонных конструкций должны иметь достаточную адгезию к бетону конструкций и удовлетворять требованиям табл. 4.
ПОДБОРА СОСТАВА БЕТОНА ОПТИМАЛЬНО ПЛОТНОЙ СТРУКТУРЫ
1. Определяем оптимальное соотношение между мелким и крупным заполнителем.
Оптимальным считается такое соотношение между песком и щебнем, которое обеспечивает максимальную объемную массу смеси (минимальную пустотность).
Максимальную объемную массу смеси заполнителей подбирают экспериментально путем варьирования соотношения между песком и щебнем.
Расчет пустотности смеси заполнителей производят по формуле
V_{\text{пус}} = (1 - \frac{\gamma_{\text{см}}}{\gamma_{\text{щ}} \frac{\text{Щ}}{100} + \gamma_{\text{п}} \frac{\text{П}}{100}}) \cdot 1000 , (1)
где V_{\text{пус}} — объем пустот, л/м3;
\gamma_{\text{см}} — объемная масса смеси заполнителя, кг/л;
\gamma_{\text{щ}} , \gamma_{\text{п}} — объемная масса зерен щебня, песка, кг/л;
Щ, П — содержание щебня, песка, % массы смеси заполнителей.
X_{1} — избыток цементного теста, обозначается \alpha и принимается в пределах 1,05...1,15.
X_{2} - \text{В}/\text{Ц } = 0,4...0,48 .
Расчет количества компонентов производят по следующим формулам:
\alpha = \frac{V_{\text{ц}.\text{т}}}{V_{\text{пус}}} , (2)
V_{\text{ц}.\text{т}} = \frac{\text{Ц}}{\gamma_{\text{ц}}} + \text{В } = \text{Ц }(\frac{1}{\gamma_{\text{ц}}} + \frac{\text{В}}{\text{Ц}}) = \alpha V_{\text{пус}} , (3)
\text{В } = \text{Ц } \cdot \frac{\text{В}}{\text{Ц}} , (4)
V_{\text{зап}} = \frac{1000}{\alpha} , (5)
m_{\text{зап}} = V_{\text{зап}} \cdot \gamma_{\text{см}} , (6)
\text{Щ } = \text{Щ } \cdot m_{\text{зап}} , (7)
\text{П } = \text{П } \cdot m_{\text{зап}} . (8)
3. Данные расчетов сводим в таблицу.
| № состава | Величина факторов относительная/абсолютная | Расход материалов, кг/м3 | ||||
| X /альфа 1 | X /В/Ц 2 | Ц | В | П | Щ | |
| 1 | +/1,15 | -/0,4 | ||||
| 2 | -/1,05 | +/0,48 | ||||
| 3 | +/1,15 | +/0,48 | ||||
| 4 | -/1,05 | -/0,4 | ||||
| 5 | 0/1,10 | 0/0,44 | ||||
4. Для каждого состава определяем следующие характеристики:
б) прочность бетона на сжатие;
5. В координатах X_{1} - X_{2} строим изолинии характеристик («а»...«д»). Выбор состава проводят путем последовательного выделения зоны факторного пространства, удовлетворяющего требованиям настоящих Рекомендаций.
а) определяют зону R_{\text{Б}} \geq R_{\text{Б}} требуемого;
б) в зоне по п. «а» выделяют зону с допустимой жесткостью (например, 10 с <= Ж <= 30 с);
в) в зоне по п. «б» определяют точки с минимальным водопоглощением при минимальном расходе цемента.