BEL PAPIR Zaščita kanalizacijskih struktur s kristalno tehnologijo Z Jim Caruth Vodja tehničnih storitev Xypex Chemical Corporation Predčasno poslabša

Transkripcija

1 Z Jim Caruth Vodja tehničnih storitev Xypex Chemical Corporation Predčasno poslabšanje armiranobetonskih konstrukcij je postalo svetovni problem zaradi pretiranega stroškovnega učinka, vpliva na okolje in varnostnih vprašanj. V zadnjih nekaj letih so številne države in organi skušale količinsko opredeliti učinek in stroške. Številke so čudno. Več študij, opravljenih med letoma 1998 in 2002, je pokazalo, da je samo v ZDA povzročila korozija, ki je povzročila izgubo čistilne naprave, ocenjene na okoli 14 milijard USD letno [1]. V Belgiji je bila številka ocenjena na 4 milijone funtov na leto [2] (5,7 milijona USD po trenutnih stopnjah). Nemčija ocenjuje, da so stroški rehabilitacije kanalizacije zaradi korozijske škode v višini 100 milijonov EUR [3] (109 milijonov USD) in v Sydneyju v Avstraliji rekonstrukcijo kanalizacijskih kanalov ocenjeni na 40 milijonov USD [4] (28 milijonov USD) z večino stroškov zaradi korozije cevi. Možna sta fizična poškodba in kemični napad betona v kanalizacijske in septične sisteme. Vendar pa je kemični napad veliko bolj razširjen in ima dva primarna vzroka: napad kisline in sulfatni napad. V industriji odpadne vode se mehanizem kislih napadov običajno imenuje mikrobiološka induktivna korozija (MIC) - postopek, v katerem se sulfidi v toku odpadne vode transformirajo z biološkimi reakcijami v žveplovo kislino. Žveplove spojine, ki jih povzroča ta reakcija, prodrejo v betonsko podlago, ki pomaga sprožiti sulfatni napad. Odpadki gospodinjstev in nekateri industrijski odpadki vsebujejo organsko snov, ki se bo razgradila in biorazgradila v relativno kratkem času. Ta biorazgradnja je kemična raztapljanje materialov za odplake z bakterijami, glivami ali drugimi biološkimi sredstvi. V kanalizacijskem ali septičnem okolju bakterije, ki so najbolj odgovorne za to, so bakterije, ki zmanjšujejo sulfat (SRB), ki živijo v slivnem sloju pod vodno gladino. MIC poslabšanje vnosa v čistilne naprave struktura z izgubo približno 2 betona. SRB, so ena najstarejših oblik mikroorganizma z zgodovino, ki se podaljša za 3,5 milijarde let. V kanalizaciji zmanjšujejo sulfat v velikih količinah, da pridobijo energijo in nato proizvajajo žveplove spojine kot odpadni proizvod. Te žveplove spojine ostanejo v vodi in, če ni dovolj turbulence, da bi v zrak vključili dovolj zraka, se bo kisik hitro izčrpal. V Ljubljani nastali anaerobni (kisik izpraznjen) stanje bo bakterija tvorila vodikov sulfid (H 2 S) kot odpadni proizvod. Medtem ko bodo nekateri plini vodikovega sulfida razpršili iz vode, bo določen odstotek ostal v raztopini. Če se pretok kanalizacijske vode moti, se bo iz raztopine takoj izzvalo nadaljnja znatna količina plina vodikovega sulfida in se kopiči na območjih z večjo vodne turbulence, kot so javljalniki, dvižne postaje in glave delovnih struktur čistilnih naprav. 1

2 H 2 S oksidativne bakterije vlaga Postopek korozije MIC AIR ODPADNIK anaerobno pogoji slime plast naseljene trdne snovi Plin vodikovega sulfida sama po sebi ni škodljiv za beton. Vendar se bo na površini kanalizacijske vode poravnal, ker je težji od zraka in kroži okrog zračne napolnjene votline skozi kanalizacijsko strukturo s konvekcijskimi tokovi. Ta H 2 S se skupaj s plinom ogljikovega dioksida, ki se običajno nahaja v kanalizacijskih strukturah, raztopi v vlago na površini kanalizacijskih sten nad pretočno črto in na notranji površini kanalizacijske strukture ustvari tako šibko žveplovo kislino kot ogljikovo kislino. Rezultat tega je znižanje ravni ph na površini betona od 12,5 navzdol do ph 9. Pri višjih ph vrednostih alkalna površina betona ne spodbuja kolonizacije z bakterijami, temveč se sčasoma ph betonske površine počasi zmanjša z karbonizacijo in nevtralizirajočim učinkom vodikovega sulfida v obliki razredčene žveplove kisline. Ko ph betonske površine pade pod 9 in obstaja dovolj hranil ter prisotnost vlage in kisika, se začne kolonizacija z žveplovimi bakterijami, s čimer se začne postopek, znan kot mikrobiološko povzročena korozija (MIC). Acidithiobacillus Bacteria Chart Species Growth Range Preferred Substrate Preferred ph T. Thioparus H 2 S, S 0 2-, S T. Novellus 2- S 2 2,5-8 T. Intermedium 2- S 2 2,5-8 T. Neapolitanus S 0 2-, S T. Thiooxidans H 2 S, S 0 0,5-3 Običajno se to začne s T. Thioparusom, ki je prvi sev bakterij, ki kolonizirajo površino sanitarnih in septičnih kanalizacijskih struktur. Ker ta seva bakterij še naprej porablja žveplove spojine, proizvaja odpadne proizvode z bolj koncentrirano kislino, ki dodatno zmanjša ph na površini betona. Ker se ta stopnja še bolj zmanjša, jo kolonizira še ena vrsta bakterij, ki lahko ob nižjem ph-vrednosti obstaja, medtem ko se izvirne bakterije umrejo zaradi zmanjšanega ph na površini betona. Ta kolonizacija in umiranje različnih bakterij se nadaljuje do končne kolonizacije T. Thiooxidans, ki je sposobna živeti v okolju, kjer je ph ravno tako nizek kot 0,5. To je približno enakovredno 5% raztopini žveplove kisline. Ko dosežete to točko, bo povzročil hude kislinske napade in kot s sulfatnimi ioni prodrli v betonsko podlago, bo povzročil tudi eksploziven sulfatni napad, ki še dodatno odpira beton do še večjega in hitrejšega uničenja. Mikrobiološka induktivna korozija je specifična za posamezne kraje in časovno specifična. Zato za to vrsto napadov ne veljajo vse betonske konstrukcije v kanalizacijskem sistemu. Dokler je pretok v kanalizaciji bodisi dve nogi na sekundo ali več, potem na splošno ni problema. Kot groba ocena bo približno 5% kanalizacijskega sistema izpostavljeno koroziji. Večina občinskih organov se zaveda, kje se lahko pojavijo težavna področja, ki temeljijo na lokalnem in zgodovinskem znanju ali programiranju modeliranja vodikovega sulfida. Konkretno ne bodo prizadeti vsi betoni v kanalizacijskem okolju, vendar ko se površina betona zmanjša na območje ph 4,5-5, se bo pojavilo nekaj začetnega poslabšanja Portland cementnih struktur. Stopnja poslabšanja je lahko od 1 mm do 20 mm na leto, odvisno od prostornine vodika sulfidni plin. Izboljšanje konkretne vzdržljivosti Obstajajo različni načini za povečanje odpornosti na kisline. Ti vključujejo pravilno oblikovanje mešanice, ki se zmanjša njegovo prepustnost, izboljšano oblikovanje mešanice, da prenese blag kislinski napad in končno v ekstremnih primerih uporabo ustreznega premaza za zaščito pred močnim kislim in sulfatnim napadom. Difuzija ali penetracija agresivnih snovi v beton preko medsebojno povezanih pore (npr. Kapilarne pore) in razpok povzroča degradacijo materiala in poslabšanje strukture. Glede na naravo difuzijskih snovi lahko napadajo beton ali jekleno ojačitev. Z blokiranjem pore in zdravilnih razpok se bo zmanjšala hitrost prenosa v beton, s čimer se bo povečala obstojnost betona in dolga življenjska doba konstrukcije. Tradicionalna sredstva za izboljšanje trajnosti betona so z zmanjšanjem razmerja med vodo in cementom (W / C) in s povečanjem časa vlažnega sušenja. Več Pred kratkim je postala bolj priljubljena zaradi delne zamenjave 2

3 portlandskega cementa z dodatnimi cementnimi materiali (SCM), kot so plesni pepel in zemeljsko granulirana žlindra (GGBFS), ki povečuje vzdržljivost betona, izpostavljen agresivnim okoljem. Kljub temu je bilo ugotovljeno, da ta merila pogosto niso dovolj za izdelavo trajnega ali visokonapetostnega betona. Kljub vsem prizadevanjem za povečanje trajnosti betona, izpostavljenega hudim kanalizacijskim okoljem, še vedno obstajajo problemi. To dejstvo je za motivom za proizvodnjo prepustnih redukcijskih dodatkov, ki lahko znatno zmanjšajo vlago in kemični prenos v beton. Vendar mora biti cilj teh dodatkov ne le zmanjšati prepustnost betona, ampak tudi povečati odpornost proti kemičnim napadom. Kristalna tehnologija Kristalna tehnologija Xypex je ena od rešitev za zmanjšanje prepustnosti betona, ki je pokazala tudi znatno izboljšanje izboljšanja betonske obstojnosti. Zasnovan je tako, da reagira s stranskimi produkti cementne hidratacije v kapilarnih trakovih in praznih betonih, da proizvede ne-topno kristalno strukturo, ki blokira naravno poroznost betona. Montirani betonski jaški, izdelani s kristalnim tehnologija, ki vsebuje rdeč pigment za lažjo identifikacijo. Kristalinični materiali so na voljo v obliki prahu, ki jih je mogoče vključiti v betonsko mešanico za nove strukture ali zmešati z vodo v mešanico gošče za nanašanje ščetk ali razpršil na površini obstoječih betonskih konstrukcij. Kristalinična tehnologija Xypex je učinkovit in poceni način za zaščito betona v kislem okolju tako nizko kot ph 3, medtem ko deluje tudi kot pas-sekundarno obrambno črto v visoko kislem okolju. Agencija za varstvo okolja v ZDA ocenjuje, da ima 95% jaškov okolje s ph 3 ali več, zaradi česar so primerni za Xypex samostojna obdelava za hidroizolacijo in kemikalije zaščita. Preostalih 5% jaškov, ki imajo enakomerno bolj agresivno okolje, bi imeli koristi tudi pri zdravljenju s tehnologijo Xypex Crystalline v povezavi z drugo brezplačno zaščito pred tako agresivno napadom MIC. Skeniranje elektronske mikroskopske slike kristalne formacije v konkretni por. Vsi vzroki za poslabšanje potrebujejo te poti in prehodi, da se razpršijo v beton. Z zatiskanjem pore, kapilarnih traktov in mikro razpok s kristalnim tvorbo je difuzija tekočin in plinov bistveno zmanjšali in tako zaščitili betonske strukture pred učinki kislinskega in sulfatnega napada. Poleg vizualnih dokazov kristalne formacije v votlinah betona z elektronskimi mikroskopskimi slikami neodvisni testi potrjujejo sposobnost kristalne tehnologije, da znatno podaljša življenjsko dobo betonskih konstrukcij. Rezultat tega povečanja trajnosti in dolgoživosti je manj vzdrževalnih in popravljalnih del ter dramatično izboljšana trajnost. Masna izguba (g/m 2 ) Preskus odpornosti na sulfat ( mg/l SO 4 ) Xypex Admix Kontrolni vzorec Rezultati pospešenega sulfatnega korozijskega testa. 3

4 Pri pospešenem preskusu sulfatne korozije so bile kocke 150 mm, oddane s klasificiranim betonom C30 / 37 (4.500 PSI), izpostavljene visoko koncentrirani raztopini sulfata ( mg / l) 60 dni. Po izpostavitvi so bili vsi vzorci stehtani in pregledani zaradi poslabšanja površine. Vzorci, formulirani z Xypex Admix C-1000 NF, so izgubili telesno maso med 38,6-90,5 g / m 2 in vizualno pregled je pokazal le manjše poslabšanje na robovih. Kontrolni vzorci so imeli masno izgubo med 2.473,0 in g / m 2, vizualni pregled pa je pokazal pomembno poslabšanje površine na celotni površini kock. Na podlagi tega testiranja obstajajo prepričljivi dokazi Učinkovitost Xypex Crystalline tehnologije pri zagotavljanju izrazitega povečanja odpornosti pri izpostavitvi težkim sulfatnim razmeram. Zaključek Trajnost betona je odvisna od različnih parametrov. V kanalizacijskem okolju so posebno pomembni prepustnost in kemična odpornost. Hitrost difuzije agresivnih snovi je nadzorovana z zniževanjem prepustnosti betona. Zaradi nižje prepustnosti je voda in korozijska sredstva težje prodreti v beton. Za izdelavo neprepustnega betona je treba upoštevati dejavnike, ki vplivajo na prepustnost, kot so razmerje med vodo in cementom, vsebnostjo cementa, agregatnimi razmerji in razvrstitvijo, ustreznim vibracijskim in ustreznim postopkom sušenja ter trajanjem. Učinek zdravila Xypex Admix na betonsko prepustnost in kemično odpornost je dobro dokumentiran. Večkratni rezultati preskusa so pokazali, da Xypex Admix občutno izboljša kakovost in vodotesnost izdelkov iz betona. Parabole s kristalnimi admiksami Terrebonne kažejo malo poslabšanja po 10 letih službe. Reference: 1. Brongers, M.P.H., Virmani, P.Y., Payer, J.H., Sistemi za pitno vodo in kanalizacijo v stroških korozije in preventivnih strategijah v Združenih državah. Ministrstvo Združenih držav za zvezo za zvezo za avtoceste. 2. E. Vincke in E. Van Wanseele, Vpliv dodajanja polimerov na biogeni napad na žveplovo kislino betona, International Biiodetiooration & Biodegradation, 49, vol. 4, 2002, str W. KaempferandM. Berndt, Polimerno modificirana malta z visoko odpornostjo na kislo korozijo z biogeno žveplovo kislino, Proc. IX. Kongresa ICPIC, Bologna, Italija, 1998, str Sydney Water, Letni odhodki 2012/2013, Študija primera Xypex Admix C-1000 Red je bil uporabljen pri izdelavi od približno 30 prekomernih jaškov v letu 1999 za projekt Clinton Street Sewer Collection v Terrebonne Parish, Louisiana. Xypex Admix je bil določen za hidroizolacijo in zagotavlja kemično zaščito pred degradacijo betonskih površin, ki so izpostavljene kiselemu in sulfatnemu napadu. Xypex Admix z rdečim pigmentom je bil uporabljen za enostavno identifikacijo in preverjanje vstopnih odprtin, zdravljenih z Xypex Admix. V avgustu so bili pregledani šolniki 2010 in ugotovili, da so v izjemnem stanju, ki po več kot 10-letnem izpostavljanju ne kaže nobenih znakov poslabšanja. 4

5 Jim Caruth je diplomiral na področju gradbeništva na Univerzi Waterloo v Ontariju v Kanadi. Je član Združenja poklicnih inženirjev iz Britanske Kolumbije in ima 25 let izkušnje v gradbeni industriji betona. Ozadje Jima vključuje izkušnje z upravljanjem podjetja za uvažanje in distribucijo letečega pepela ter upravljanje divizije za pomorske prevoze v veliki mešani napravi in kot upravljavca operacij na kubičnih metrov letno pripravljeno mešano operacijo. Jim ima tudi izkušnje s tehnično prodajo za svetovnega proizvajalca in voditelja na področjih konkretne restavracije in zaščite, ki jih ima veliko znanja. V ozadju Jima je tudi čas v različnih odborih ACI in kot član upravnega odbora v poglavju ACI British Columbia. Bil je član glasovalne komisije CSA A-3000 Compendium Committee za cementne materiale. Jim je tudi sodeloval in vodil več odborov za BC Ready mešano betonsko zvezo, vključno z nagrado za vodstvo in prispevek leta 1998 in nagrado BCRMCA 2003 za izjemen prispevek k industriji betona. Kontaktiraj nas Les Faure Direktor za oglaševanje in promocijo Xypex Chemical Corporation Mayfield Place, Richmond, BC V6V 2G9 Tel: Fax: les.faure@xypex.com Obiščite nas na spletu Sledi nam