Коррозия полимерных конструкций

Конструктивные элементы из полимерных материалов могут подвергаться ускоренному износу в зависимости от характера и интенсивности воздействия факторов, вызывающих этот износ. Коррозия полимерных материалов является результатом преодоления сил взаимодействия между атомами или молекулами, которое происходит под влиянием различных окислительных агентов, термического, радиационного, механического воздействия и других энергетических факторов. Результатом указанных воздействий являются различные деструктивные процессы.
Окислительная деструкция полимеров происходит при действии на материал кислорода или озона. В условиях эксплуатации конструктивных элементов кислород воздействует на полимеры при одновременном влиянии солнечного излучения, влаги и температурных колебаний. При этом изменяется структура полимеров, что называется старением..
Термическая деструкция происходит под действием теплоты. Вместе с тем, этот вид деструкции может протекать одновременно с воздействием на материал кислорода. Термическая деструкция может вызвать полное разложение полимерного конструктивного элемента – вплоть до образования мономеров.

Радиационная деструкция полимеров происходит под влиянием излучений – рентгеновских, протонных, нейтронных и др.
Механическая деструкция протекает под действием статических и динамических нагрузок. Под влиянием этих нагрузок макромолекулы скользят одна относительно другой и их ковалентные связи разрываются в местах наибольшей концентрации напряжений, поэтому процесс сопровождается вязким течением материала

Химическая деструкция происходит под действием агрессивной (чаще окислительной) среды. Окислительная реакция активизируется под влиянием света (фотохимическая деструкция).
По отношению к химическим агрессивным средам полимеры подразделяются на гетероцепные (в основной цепи молекулы содержатся кислород, азот, сера и др.) и карбоцепные (образованные только атомами углерода).
Старение и стабилизация полиэтилена. Полиэтилен низкой плотности при температуре окружающей среды 20-30 °C сохраняет эксплуатационные характеристики в течение длительного времени.
Изделия из полиэтилена разрушаются обычно не в момент нагружения, а после длительного действия нагрузок в процессе эксплуатации. При этом долговечность полиэтилена зависит от величины нагрузки и особенно от состава окружающей среды. Например, при температуре воздуха 20 °C и окислении кислородом свойства полиэтиленовых конструкций заметно ухудшаются, с повышением температуры скорость окисления полиэтилена увеличивается.
Старение и стабилизация полипропиленовых конструкций. По стойкости полипропилен несколько уступает полиэтилену. Однако стабилизированный полипропилен вполне пригоден для эксплуатации. В качестве стабилизаторов в него вводят те же компоненты, что и в полиэтилен.
Старение и стабилизация поливинилхлоридных конструкций. По сравнению с другими материалами поливинилхлорид более устойчив к действию сред, но не морозостоек. В качестве защиты против фотохимической деструкции рекомендуется добавлять светостойкие красители: лак бирюзовый, лак рубиновый СК и ЖК, пигменты – фталоцианины голубой и зеленый, а также диоксид титана, крон желтый и др.
Старение и стабилизация других полимерных материалов. Наиболее перспективны поливинилфторид, фторированный сополимер этилена с пропиленом, хлорсульфированный полиэтилен, полиметилметакрилат и полиформальдегид.
Коррозия битумных полимерных материалов. Наиболее широко битумные материалы применяют для гидроизоляции конструкций благодаря их способности не смачиваться водой и не растворяться в ней. Однако битумы растворяются в органических растворителях – бензине, бензоле, хлороформе, четыреххлористом углероде, сероуглероде, ацетоне, спиртах, толуоле и др.

 

В задачи обследования входит:

· проведение осмотров строительных конструкций и инженерных систем;

· выполнение измерений для уточнения отдельных размеров конструкций и определения параметров дефектов и повреждений;

· составление ведомости дефектов с иллюстрациями (в виде схем, эскизов, фото) наиболее важных или характерных случаев;

· сбор информации для составления Технического паспорта

Износ и долговечность. Авария как ошибка специалиста (причины аварий). Чередование технических состояний, диагностика, возможные решения по результатам диагностики

Причины и механизм износа

Под долговечностью понимается способность зданий и их элементов сохранять во времени заданные качества в опреде­ленных условиях при установленном режиме эксплуатации без разрушения и деформаций.

Долговечность характеризуется временем, в течение кото­рого в сооружениях, с перерывами на ремонт, сохраняются экс­плуатационные качества на заданном в проекте (нормами) уровне; она определяется сроком службы не сменяемых при капитальном ремонте конструкций: фундаментов, стен, железо­бетонных перекрытий, колонн — кровля, полы, оконные переплеты, инженерное оборудование зданий — обычно имеют меньшие сроки службы и поэтому они, во-пер­вых, периодически защищаются покрытиями и, во-вторых, по мере износа заменяются или восстанавливаются.

Физическая долговечность зависит от физико-технических характеристик конструкций: прочности, тепло- и звукоизоля­ции, герметичности и других параметров.

Моральная долговечность зависит от соответствия здания своему — назначению по размерам, благоустройству, архитектуре и т. п.

В износе конструкций и оборудования можно выделить три участка:

участок I — период приработки, деформаций, по­вышенного износа; этот период краток, и на него распространяется гарантия, выданная строителями сроком на два года; в данный период производиться последовательный ремонт;

Рис. 1. Накопление износа (а) и факторы (внешние и внутренние), воздействующие на здание (б)

 

участок II — период нормальной эксплуатации, медленного износа, во время которого накапливаются необра­тимые деформации, приводящие к структурным изменениям материала, медленному его разрушению;

участок III — период ускоренного износа, когда он достигает критического значения и возникает вопрос о це­лесообразности ремонта или списания и разборки сооружения.

 

Износ, или старение, — это потеря сооружениями ещё элементами первоначальных эксплуатационных качеств. Такой процесс неизбежен, и задача состоит в недопущении ускорен­ного, преждевременного износа, в своевременной замене, уси­лении конструкций и оборудования с малыми сроками службы. Различают физический износ и моральное старение.

Физический износ — это потеря конструктивными элемен­тами первоначальных физико-технических свойств. Моральное старение бывает двух форм: снижение стоимости сооружения, обусловленное научно-техническим прогрессом и удешевлением строительства с те­чением времени, при строительстве новых зданий;

21. Обеспечение надежности на этапе проектирования, производства и эксплуатации СК. Достоинства и недостатки нормативной методологии (СНиПовского подхода) проектирования СК по предельным состояниям с точки зрения надежности

Строительные конструкции и основания должны быть запроектированы таким образом, чтобы они обладали достаточной надежностью при возведении и эксплуатации с учетом, при необходимости, особых воздействий (например, в результате землетрясения, наводнения, пожара, взрыва).

Основным свойством, определяющим надежность строительных конструкций, зданий и сооружений в целом, является безотказность их работы - способность сохранять заданные эксплуатационные качества в течение определенного срока службы.

Строительные конструкции и основания следует рассчитывать по методу предельных состояний, основные положения которого должны быть направлены на обеспечение безотказной работы конструкций и оснований с учетом изменчивости свойств материалов, грунтов, нагрузок и воздействий, геометрических характеристик конструкций, условий их работы, а также степени ответственности (и народнохозяйственной значимости) проектируемых объектов, определяемой материальным и социальным ущербом при нарушении их работоспособности.

Расчет по предельным состояниям имеет целью обеспечить надежность здания или сооружения в течение всего его срока службы, а также при производстве работ.

Условия обеспечения надежности заключается в том, чтобы расчетные значения нагрузок или ими вызванных усилий, напряжений, деформаций, перемещений, раскрытий трещин не превышали соответствующих им предельных значений, устанавливаемых нормами проектирования конструкций или оснований.

При расчете конструкций должны рассматриваться следующие расчетные ситуации:

установившаяся, имеющая продолжительность того же порядка, что и срок службы строительного объекта (например, эксплуатация между двумя капитальными ремонтами или изменениями технологического процесса);

переходная, имеющая небольшую по сравнению со сроком службы строительного объекта продолжительность (например, возведение здания, капитальный ремонт, реконструкция);

аварийная, имеющая малую вероятность появления и небольшую продолжительность, но являющаяся весьма важной с точки зрения последствий достижения предельных состояний, возможных при ней (например, ситуация, возникающая в связи со взрывом, столкновением, аварией оборудования, пожаром, а также непосредственно после отказа какого-либо элемента конструкции).

Расчетные ситуации характеризуются расчетной схемой конструкции, видами нагрузок, значениями коэффициентов условий работы и коэффициентов надежности, перечнем предельных состояний, которые должны рассматриваться в данной ситуации