FEHÉR PAPÍR Előregyártott szennyvízszerkezetek védelme a kristályos technológiával

Átírás

1 Által Jim Caruth Műszaki menedzser Xypex Chemical Corporation A vasbeton szerkezetek korai romlása világméretű problémává vált, túlzott költséghatása, környezeti hatása és biztonsági kérdései miatt. Az elmúlt néhány évben számos ország és hatóság megpróbálta számszerűsíteni a hatásokat és a költségeket. A számok megdöbbentőek. Számos, 1998 és 2002 között végzett vizsgálat kimutatta, hogy egyedül az Egyesült Államokban a korrózió évente mintegy 14 milliárd dollárra becsülte a csatornarendszer-veszteségeket [1]. Belgiumban ez az összeg évente 4 millió font [2] volt (5,7 millió dollár a jelenlegi árfolyamon). Németország becslése szerint 100 millió eurós [3] (109 millió USD) korróziós károkat okozott a csatornarendszer-rehabilitációnak, Sydney-ben pedig Ausztráliában a csatorna-rehabilitáció becsült értéke 40 millió USD [4] (28 millió USD) volt a cső korróziójának köszönhetően. Mind a fizikai károsodás, mind a beton kémiai behatolása szennyvíz- és szeptikus rendszerekben lehetséges. Azonban a kémiai támadás sokkal gyakoribb, és két fő oka van: savas támadás és szulfát támadás. A szennyvíz-iparban a savmegsemmisítő mechanizmust általában mikrobiális indukált korróziónak (MIC) nevezzük - amely eljárás során a szulfidokat a szennyvízáramban biológiai reakciók kénsavvá alakítják át. Az e reakció által termelt kénvegyületek behatolnak a beton-szubsztrátumba, amely segít a szulfát támadás megindításában. A háztartási szennyvíz és egyes ipari hulladékok olyan szerves anyagot tartalmaznak, amely viszonylag rövid idő alatt lebomlik és biológiailag lebomlik. Ez a biológiai lebomlás a szennyvíztisztító anyagok kémiai feloldódása baktériumok, gombák vagy más biológiai eszközökkel. Víztelenül vagy szeptikus környezetben a leginkább felelős baktériumok a szulfátot csökkentő baktériumok (SRB), amelyek a vízszint alatti nedves rétegben helyezkednek el. MIC romlás a szennyvíztisztító telep bevitelében körülbelül 2 beton veszteséggel. Az SRB-k, a mikroorganizmus egyik legrégebbi formája, amelynek története 3,5 milliárd évre nyúlik vissza. A csatornarendszerben nagy mennyiségben csökkentik a szulfátot, hogy energiát kapjanak, és kénvegyületeket keletkezzenek hulladéktermékként. Ezek a kénvegyületek a vízben maradnak, és ha nincs elég turbulencia ahhoz, hogy megfelelő mennyiségű levegőt juttasson a vízbe, az oxigén gyorsan kimerül. Ban,-ben az anaerob (oxigénhiányos) állapot miatt a baktériumok hidrogén-szulfidot (H 2 S) alkotnak hulladéktermékként. Míg a hidrogén-szulfid gáz egy része diffundál a vízből, egy bizonyos százalék marad a megoldásban. Ha a csatorna víz áramlása zavart, további jelentős mennyiségű hidrogén-szulfid gáz keletkezik az oldatból és felgyülemlik a nagyobb vízzavarok, mint például a lefolyók, emelő állomások és a szennyvíztisztító telepek vezető munkara. 1

2 H 2 S oxidáló baktériumok nedvesség LEVEGŐ WASTEWATER anaerob MIC korróziós folyamat körülmények slime réteg szilárd anyagok A hidrogén-szulfid gáz önmagában nem káros a betonra nézve. Azonban a szennyvíz felszínén telepedik le, mert nehezebb a levegőnél, és a konvekciós áramlatokon kering a csatorna szerkezetének levegővel töltött üregén. Ez a H 2 S, a szén-dioxid gázzal együtt, amely rendszerint a csatornarendszerekben található, felengedi a csatorna falának felületén lévő nedvességet az áramlási csatorna felett, és gyenge kénsavat és szénsavat hoz létre a csatorna szerkezetének belső felületén. Ez a beton felületén a ph-értéket 12,5-ről 9-es ph-értékre csökkenti. Magasabb ph-értékeknél a beton lúgos felülete nem elősegíti a baktériumok kolonizációját, hanem idővel a betonfelület ph-ját lassan csökkentik mind a karbonizálás, mind a hidrogén-szulfid semlegesítő hatása híg kénsav formájában. Miután a betonfelület ph-ja 9 alá esik, és elegendő tápanyag van, valamint a nedvesség és az oxigén jelenléte, a kén baktériumok általi kolonizáció megkezdi a mikrobiális indukálta korrózióval (MIC) ismert eljárást. Acidithiobacillus Bacteria Chart Faj növekedés Hatótávolság Előnyben részesített Szubsztrát Előnyben részesített 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 Jellemzően ez T. Thioparus-val kezdődik, amely az első olyan baktériumtörzs, amely az egészségügyi és szeptikus szennyvízcsatorna-struktúrák felületét kolonizálja. Mivel ez a baktériumtörzs továbbra is kénvegyületeket fogyaszt, olyan hulladéktermékeket állít elő, amelyek koncentráltabb savval tovább csökkentik a ph szintjét a beton felületén. Mivel ez a szint tovább csökken, egy másik baktériumfajta gyarmatosított, amely képes alacsonyabb ph-szinten létezni, míg az eredeti baktériumok elpusztulnak a beton felületén a csökkent ph-érték miatt. Ez a kolonizáció és a különböző baktériumok elpusztítása addig folytatódik, amíg a T. Thiooxidans által végső gyarmatosítás nem képes olyan környezetben élni, ahol a ph-szint 0,5-nél alacsonyabb. Ez durván egyenértékű a kénsav 5% -os oldatával. Ha ezt a pontot eléri, akkor súlyos savas támadást fog okozni, és a szulfátionok behatolnak a beton aljába, ez egy kiterjedt szulfát támadással is jár, amely tovább növeli a beton még nagyobb és gyorsabb pusztítást. A mikrobiális indukált korrózió helyspecifikus és időspecifikus. Ezért a szennyvízgyűjtő rendszerben lévő összes betonszerkezet nem tartozik az ilyen típusú támadások hatálya alá. Mindaddig, amíg a csatornában az áramlási sebesség másodpercenként vagy ennél nagyobb, akkor általában nem jelent problémát. Mint durva becslés, a csatornarendszer közel 5% -a fogékony a korrózióra. A települési önkormányzatok többsége tisztában van azzal, hogy a helyi és történelmi ismeretek alapján, illetve a hidrogén-szulfid modellezési szoftverek alapján hol lehetnek a problémás területek. A szennyvízcsatorna minden betonját nem befolyásolja végső fokon, de ha a beton felülete 4,5-5,5 tartományba esik, a Portland cementszerkezeteinek kezdeti romlása bekövetkezik. A károsodás mértéke a hidrogén mennyiségétől függően évente 1 mm - 20 mm lehet szulfidgázt. A beton tartósságának javítása A beton ellenállóképességének növelése számos módon lehetséges. Ezek közé tartozik a megfelelő keverék kialakítása a csökkentéshez a permeabilitás, a fokozott keverék kialakítása, hogy ellenálljon az enyhe savas támadásnak, és végül, szélsőséges esetekben megfelelő bevonat alkalmazását az erős sav- és szulfátos támadás ellen. Az agresszív anyagok diffúziója vagy áthatolása betonba az összekapcsolt pórusok (például kapilláris pórusok) és a repedések következtében anyagi lebomlás és a szerkezet romlása. A diffúz anyagok természetétől függően támadhatnak a betonra vagy az acél megerősítésére. A pórusok és a gyógyulási repedések blokkolásával a beton tömegátadási sebessége csökken, ezáltal növelve a beton tartósságát és a szerkezet élettartamának hosszú élettartamát. 2

3 Az agresszív anyagok diffúziója vagy áthatolása betonba az összekapcsolt pórusok (például kapilláris pórusok) és a repedések következtében anyagi lebomlás és a szerkezet romlása. A diffúz anyagok természetétől függően támadhatnak a betonra vagy az acél megerősítésére. A pórusok és a gyógyulási repedések blokkolásával a beton tömegátadási sebessége csökken, ezáltal növelve a beton tartósságát és a szerkezet élettartamának hosszú élettartamát. A romlás minden oka szükségessé teszi ezeket az utakat és átjárókat, hogy a betonba szóródjanak. A pórusokat, a kapilláris traktusokat és a kristályos képződésű mikro-repedéseket összekapcsolva a folyadékok és gázok diffúziója szignifikánsan így csökkentve a beton szerkezeteit a hatásoktól savas és szulfátos támadás. Az elektronmikroszkópos képeken keresztüli kristályosodásnak a beton üregében történő vizuális bizonyítékai mellett a független vizsgálatok megerősítik a kristályos technológia hatását a betonszerkezetek élettartamának jelentős meghosszabbítására. Ennek a megnövekedett tartósságnak és hosszú élettartamnak köszönhetően kevésbé karbantartási és javítási munkák, és drámaian javult a fenntarthatóság. Annak ellenére, hogy minden erőfeszítést megtettek a súlyos szennyvíztisztítási környezetnek kitett beton tartósságának növelésére, a problémák még mindig fennállnak. Ez a tény a motívum mögött van, hogy a permeabilitás csökkentő adalékokat állít elő, amelyek jelentősen csökkenthetik a nedvességet és a kémiai transzportot betonba. Azonban ezeknek az adalékanyagoknak az a célja, hogy ne csak csökkentsék a beton áteresztőképességét, hanem fokozzák a kémiai támadással szembeni ellenállóképességüket is. Kristályos technológia A Xypex kristályos technológia egy megoldás a beton áteresztőképességének csökkentésére, amely szintén jelentős javulást mutatott a beton tartósságának növelésében. Úgy tervezték, hogy reagáljon a cementhidratáció melléktermékeivel a kapilláris pályákban és a beton üregében, hogy olyan nem oldódó kristályos szerkezetet hozzon létre, amely megakadályozza a beton természetes porozitását. Scanning Electron Microscope kép kristályos képződés egy konkrét pórusban. Kristályosított előkészített betonacskák a piros színű pigmentet tartalmazó technológia a könnyebb azonosítás érdekében. A kristályos anyagok por alakban állnak rendelkezésre, vagy beépíthetők új betonkeverékbe, vagy vízzel keverednek a szuszpenzió konzisztenciájába ecsettel vagy permetezéssel a meglévő betonszerkezetek felületén. A Xypex kristályos technológia hatékony és olcsó módja a savas környezetben a 3-as ph-nál alacsonyabb szintű védelemhez, miközben öv- a védőcipő másodlagos védelmi vonalát erős savas környezetben. Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Hivatala becslése szerint az aknafülkék 95% -a olyan környezetet mutat, amelynek ph-ja 3 vagy annál magasabb, és így alkalmas Xypex önálló kezelés a vízszigetelés és a vegyi anyagok számára védelem. A fennmaradó 5% -uk az aknák, egyenletes agresszívabb környezetben, szintén előnyös lenne a Xypex kristályos technológia kezelésével, egy másik, az ilyen erőteljesen agresszív MIC-támadással szembeni további szintű védelem mellett. 3

4 Tömeg veszteség (g/m 2 ) Szulfátrezisztencia tesztelése ( mg/l SO 4 ) Xypex Admix Control Minta Gyorsított szulfátkorróziós vizsgálati eredmények. A felgyorsult szulfátkorróziós vizsgálatban 150 mm-es kockát C30 / 37 besorolt beton (4500 PSI) öntöttünk nagy koncentrációjú szulfátoldattal ( mg / l) 60 napig. Az expozíciót követően minden mintát lemértünk és megvizsgáltuk a felületi romlást. A Xypex Admix C-1000 NF-vel formulázott minták 38,6-90,5 g / m 2 és vizuális a vizsgálatban a peremeken csak kisebb mértékű romlást mutatott. Az ellenőrző minták tömegvesztesége 2,473,0 és 3,693 g / m 2 között volt, és a vizuális vizsgálat jelentős felületi romlást mutatott a kockák teljes felületén. E vizsgálat alapján meggyőző bizonyíték van A Xypex kristályos technológia hatékonysága a nehéz szulfátos körülményeknek kitett rezisztencia fokozódásához. Esettanulmány A gyártás során Xypex Admix C-1000 Red-et használtak 1999-ben mintegy 30 előre gyártott lyukfülkéből a Clinton Street Sewer Collection projekthez, Terrebonne Parishban, Louisianában. A Xypex Admix-ot a vízszigetelésre és a savas és szulfátos hatásnak kitett betonfelületek lebomlása ellen vegyileg védették. A Xypex Admix vörös színű pigmenttel az Xypex Admix-tel kezelt aknák könnyű azonosítására és ellenőrzésére szolgáltak. Az üstöket augusztusban ellenőrizték 2010-ben, és kimutatták, hogy kiváló állapotban nem mutat semmiféle károsodás jeleit több mint 10 év expozíció után. Következtetés A beton tartóssága a különböző paraméterektől függ. A csatorna környezetben a permeabilitás és a kémiai ellenállás különösen fontos. Az agresszív anyagok diffúziós sebességét a beton áteresztő képességének csökkentésével szabályozzák. Az alsó permeabilitás megnehezíti a víz és a maró hatású anyagok betödését. A vízzáró beton előállításához figyelembe kell venni a permeabilitás befolyásoló tényezőit, mint például a víz / cement arány, a cementtartalom, az aggregátum arányok és az osztályozás, a megfelelő rezgés és a megfelelő kikeményítési módszer és időtartam. A Xypex Admix hatása a beton áteresztőképességére és a kémiai ellenállásra jól dokumentált. Többszörös vizsgálati eredmények bizonyítják, hogy a Xypex Admix jelentősen javítja az előregyártott beton termékek minőségét és vízzáróságát. Irodalom: 1. Brongers, M.P.H., Virmani, P.Y., Payer, J.H., Ivóvíz- és csatornarendszerek korróziós költségekben és megelőző stratégiákban az Egyesült Államokban. Egyesült Államok Közlekedési Minisztérium Szövetségi Közúti Igazgatóság. 2. E. Vincke és E. Van Wanseele, A polimer addíciójának hatása a biogén kénsav-beton támadásra, International Biodeterioration & Biodegradation, 49, vol. 4, 2002, W. KaempferandM. Berndt, Biogén kénsavval szemben nagy ellenállású, polimerrel módosított habarcs, a IX ICPIC Kongresszus Proc., Bologna, Olaszország, 1998, Sydney Water, éves kiadások 2012/2013, A Terrebonne-i templomkamrák kristályos adalékkal 10 év szolgálati idő után kismértékben romlottak. 4

5 Jim Caruth az Ontario-i Ontario-i Waterloo Egyetem építészmérnöke. Tagja a British Columbia professzionális mérnökök szövetségének, és 25 éves tapasztalat a beton építőiparban. Jim háttere magában foglalja a repülési hamu importáló és forgalmazó vállalatának vezetését, valamint egy nagy kész üzemű üzem tengeri szállítási részlegének irányítását, valamint köbcentes éves üzemeltetési menedzser kész üzemkész üzemeltetését. A Jim tapasztalattal rendelkezik a technikai eladások terén egy világméretű gyártóval és vezetővel a beton restaurálás és védelem területén, amelyek széles körű ismeretekkel rendelkeznek. Jim hátterében is szerepel az ACI bizottságok ideje és az ACI brit kolumbiai fejezetének igazgatósági tagja. A CSA A-3000 Cementitious Materials Compendium bizottság tagja volt. Jim is dolgozik és elnökölt több bizottságot a BC Ready vegyes betonegyesület, beleértve, hogy elnyerte a Vezetés és Hozzájárulás Award 1998-ban és a BCRMCA 2003 díjat kiemelkedő hozzájárulás a betonipar. Lépjen kapcsolatba velünk Les Faure Hirdetési és promóciós igazgató Xypex Chemical Corporation Mayfield Place, Richmond, BC V6V 2G9 Tel: Fax: les.faure@xypex.com Látogasson el minket online Kövess minket