Обследование эксплуатационной среды в травильном отделении СПЦ-2 ОАО "Северсталь-метиз"

 

 

 

Рис.2 АС-2 Схема плана помещения

Фундаменты монолитные железобетонные, колонны – сборные железобетонные сплошного сечения, покрытие отделения выполнено из сборных железобетонных плит 1,5×6,0 м по сборным железобетонным балкам двутаврового сечения. Подкрановые балки – металлические. Стены выполнены из красного кирпича. Полы бетонные.

Травильные ванны установлены  на отметке – 3.000. на отметке 0.400 в  районе размещения ванн выполнены деревянные настилы. Приямки и колонны на высоту 1,5 м облицованы кислотоупорным кирпичом.

В отделении работает 6 мостовых электрических  кранов грузоподъемностью 5т каждый, которые включены в технологический процесс и обслуживают травильные ванны.

Проект был выполнен в соответствии с нормативными требованиями и предусматривает  удовлетворительную работу строительных конструкций при условии обеспечения  правильного технологического процесса и надежной работы вентиляционных систем и канализации.

Технологические операции по удалению окалины сопряжены с травлением металла серной кислотой в травильных ваннах, промывкой и др. операциями. При этом происходят проливы растворов  кислоты различной концентрации и активное воздействие паров  кислот и др. вредных веществ на строительные конструкции.

Для защиты строительных конструкций  от агрессии запроектированы химическое покрытие колонн, стен, плит покрытия и  др. конструкций и облицовка приямков и колонн на высоту 1,5 м кислотоупорным кирпичом.

Здание цеха запроектировано и  построено без центрального отопления.

Здание отапливается избыточным выделением тепла при работе всего оборудования, что обеспечивает в зимнее время положительную температуру внутреннего воздуха до 20 с относительной влажностью до 75%.

При остановке цеха температурно-влажностный  режим эксплуатации строительных конструкций  аналогичен территориальной зоне влажности, и здание в этом случае необходимо рассматривать как неотапливаемое.

Согласно СНип II-3-79** температурно-влажностный режим эксплуатации можно классифицировать как влажный, при остановке цеха, в неотапливаемом здании режим эксплуатации строительных конструкций необходимо принять как нормальный, соответствующий зоне влажности территории.

Газовоздушная среда эксплуатации при работе оборудования в отапливаемом здании характеризуется наличием в  ней хлористого водорода концентрацией  от 1,8 мг/ до 7,6 мг/.

При остановке цеха в газовоздушной  среде присутствует вышеперечисленный  ингредиент вследствие не слива технологических растворов, их испарения с поверхности отсутствия работы вытяжной вентиляции. Концентрация паров хлористого водорода находится в вышеперечисленных пределах.

Согласно приложению №1 СНиП 2.03.11-85 газовоздушную среду в отапливаемом здании можно классифицировать как сильноагрессивную по отношению к железобетону и среднеагрессивную по отношению к углеродистым сталям; в неотапливаемом здании при остановке цеха, газовоздушную среду можно классифицировать как среднеагрессивную по отношению к железобетону и углеродистым сталям.

 

2.3. Натурные обследования

 

Проведены визуальные и инструментальные обследования состояния строительных конструкций – колонн, балок покрытия, плит покрытия, стен полов. Выполнены  также работы по наблюдения за состоянием вентиляции. Наблюдения показали, что  в местные отсосы направляется около 50% выделяемых агрессивных паров  серной кислоты. Остальная часть  вредных выделений распределяется на стеновое ограждение, колонны, подкрановые  балки, балки покрытия и плиты  покрытия. При этом наибольшее вредное воздействие наблюдается в зоне Б (АС-2 см. Рис.3).

 

Рис.3 Разрез 1-1

Колонны по оси 9, 10, 11, 13, 15, 16, 17 по ряду Г. Проведены визуальные и инструментальные обследования. Результаты обследования с указанием прочностных характеристик железобетона (АС-4 см. Рис.4).

 

Рис.4 Натурные обследования

Кирпичная стена. Верхняя часть  стены подвержена небольшому воздействию  паров кислоты. Снаружи по фасаду 1-25 имеются отслоения кирпича  по всей длине.

Балки покрытия - разрушено химстойкое покрытие.

Плиты покрытия – разрушено химстойкое покрытие.

Оконное заполнение. В зоне Б оконное  заполнение, выполненное из стеклоблоков, подвержено наибольшему агрессивному воздействию. В отдельных местах выпадают стеклоблоки из-за коррозии арматуры стеклобетонной кладки.(АС-3 см.Рис. 5).

Полы в осях 19-23 на отдельных  участках имеют незначительные разрушения.

 

2.4. Характеристика конструкций покрытия и кровли

 

Конструкции покрытия представлены сборными железобетонными балками и настилом из ребристых плит. Балки выполнены  по серии ПК-01-115, плиты типа ПНС. Опорами  балок служат железобетонные колонны.

По плитам покрытия устроена мягкая кровля из рубероида с утеплителем  из ячеистого бетона. Выравнивающий  слой и стяжка выполнены из асфальтобетона.

Конструкции подвержены постоянному  воздействию мороза и воды, т.к. утеплитель не обеспечивает требуемое сопротивление, а точка «росы» ниже проектной. Вследствие этого, на внутренних поверхностях покрытия выпадает обильный конденсат, который  проникая в утеплитель вызывает льдообразование  в порах и капиллярах ячеистого  бетона. Увеличиваясь в объеме, утеплитель разрывает гидроизоляционный ковер, который в зимнее время теряет свою пластичность, т.к. охрупчивается.

Через трещины гидроизоляционного ковра ливневые воды имеют свободный  доступ к плитам и балкам покрытия. В осеннее-весенние периоды и  зимние оттепели происходит попеременное замораживание и оттаивание бетона в конструкциях.

При этом происходит интенсивное разрушение бетона под воздействием мороза и  воды, которое приводит балки и плиты в аварийное состояние.

Состояние плит характеризуется разрушением  защитного слоя бетона с оголением  и коррозии арматуры до 50% по сечению  в аварийных плитах, недостаточной  толщиной защитного слоя бетона, постоянным замачиванием атмосферной влагой через  кровлю.

 

2.5. Среда эксплуатации конструкций покрытия

 

Среда эксплуатации конструкций покрытия характеризуется влажностью φ = 78-97% при колебаниях внутренней температуры =+11. Наружная температура равнялась = +2. При этом, концентрация хлоридов и сульфатов в бетоне конструкций покрытия, соответственно равна 26 мг/л и 200 мг/л.

Согласно СНиП 2.03.11-85 газовоздушная  среда эксплуатации в травильном отделении СПЦ-2 ОАО "Северсталь-метиз" классифицируется как сильноагрессивная по отношению к железобетону.

Рис.5 Схема воздухопотоков

 

2.6. Результаты обследования конструкций покрытия и кровли

2.6.1. Стропильные балки и плиты покрытия

 

Согласно результатам обследования травильного отделения, прочность  бетона в балках и плитах, не подверженных разрушениям, соответствует классу бетона В15 (марке 200); в аварийных балках и плитах, вследствие разрушения под воздействием мороза и воды, нормировать прочность бетона не предоставляется возможным.

Коррозия арматуры в балках и  плитах, не подверженных разрушениям, не превышает 10%; в аварийных балках и плитах коррозия арматуры достигает 30% по сечению.

Согласно проверочным расчетам, несущая способность балок и  плит, не подверженным разрушениям, под существующие нагрузки достаточна; аварийные балки и плиты не проходят по несущей способности и под существующую, и под проектную нагрузку.

Кроме того, опорные узлы балок  выполнены с отступлением от проекта: отсутствуют крепежные гайки, резьбовые  соединения подвержены коррозии, местами  до 100% по сечению. При этом плиты  покрытия не везде приварены к  закладным деталям. Таким образом, устойчивость балок из плоскости  не обеспечена.

 

Рис.6. Плиты перекрытия          Рис.7 Разрез 2-2

 

 

Рис.8 Схема травильного отделения, 1-1

Рис. 9. Вскрытия

Рис.10. План плит покрытия с указанием дефектов

 

2.6.2. Кровля

 

Кровля мягкая из рубероида на битумной мастике по стяжке из асфальтобетона.

Утеплитель плитный из газобетона по обмазочной пароизоляции из битумной мастики, выполненной не по всей площади  обследованных участков.

Утеплитель влажный. Замачивание  утеплителя происходит как через  зазоры между водоизоляционным ковром и вертикальными поверхностями  в местах примыкания, так и из цеха вследствие отсутствия пароизоляции.

 

Рис.11. План кровли с указанием дефектов

Рис.12. Условные обозначения

Состояние кровли характеризуется вздутиями и разрывами водоизоляционного ковра, образованием застойных зон атмосферной влаги.

Согласно обследовании травильного  отделения СПЦ-2 ОАО "Северсталь-метиз"» состояние кровли квалифицируется как неудовлетворительное: повсеместные разрывы гидроизоляционного ковра, разрушение стяжки и утеплителя под воздействием мороза и воды, вздутия, застойные зоны. При определении объемного веса утеплителя установлено, что содержании воды в утеплителе составляет 28,6% по весу.

Согласно теплотехническим расчетам, термосопротивление кровли и требуемая точка росы» под существующий температурно-влажностный режим не обеспечены.

 

2.7. Результаты обследования  строительных конструкций

2.7.1. Колонны

 

Колонны железобетонные, сборные, прямоугольного сечения, с консолями. Проектная  марка бетона колонн М300(класс В25); в процессе эксплуатации под воздействием агрессивной среды и отсутствия антикоррозионной защиты марка бетона снизилась на 20% и составляет не более  М250 (класс В20), определена визуально  при вскрытии колонн. Согласно результатам испытания прочность бетона в колоннах характеризуется маркой 150. Несущая способность колонн под существующие нагрузки сомнений не вызывает (согласно техническому заключению). Однако в надкрановой части колонн за время эксплуатации с 1967 по 2011 год появились опасные коррозионные трещины, незначительные участки с оголением и коррозией арматуры, составляющей до 20% по сечению, постоянным замачиванием атмосферной влагой через кровлю, и возникли разрушения оголовков колонн под опорами стропильных ферм на глубину 150 мм.

Согласно проверочным расчетам несущая способность колонн под  действующие нагрузки достаточна.

 

2.7.2. Стропильные фермы

 

Согласно техническому заключению 2006 года фермы выполнены по стандарту. Однако сейчас прочность бетона в  фермах снижена и соответствует  марке 300. Несущая способность ферм под существующие нагрузки недостаточна. Узлы стыков полуферм выполнены с  отступлением от проекта: односторонний  сварной шов накладок на арматуру, при этом длина шва недостаточна.

Кроме того, коррозионные разрушения бетона и арматуры ферм в некоторых  местах позволяют квалифицировать  состояние ферм как недалеким от аварийного.

Проектная марка бетона ферм М400 (класс  В30); в процессе эксплуатации под  воздействием агрессивной среды  и отсутствия антикоррозионной защиты марка бетона снизилась на 25% и составляет не более М300 (класс В25).

Согласно проверочным расчетам несущая способность стропильных  ферм под существующие нагрузки достаточна.

Состояние ферм характеризуется начальной  стадией коррозии бетона 2го вида, разрушением  защитного слоя бетона с оголением  и коррозией арматуры до 20% по сечению, коррозионным растрескиванием защитного  слоя бетона, недостаточной толщиной защитного слоя бетона, постоянным замачиванием атмосферной влагой через  кровлю.

 

2.8. Определение содержания хлоридов и сульфатов в железобетонных конструкциях травильного отделения

 

Объект: ОСПаЗ

Цех: СПЦ-2

Наименование конструкции:

- железобетонная стропильная ферма  покрытия;

- железобетонная сборная плита  покрытия.

Содержание хлоридов:

- в бетоне места стыка нижнего  пояса (на монтаже) – 3000 мг/л;

- в бетоне нижнего пояса ФС(изделие)  – 1500 мг/л;

- в несущем ребре плиты покрытия – 4500 мг/л

Содержание сульфатов:

- в бетоне места стыка нижнего  пояса (на монтаже) – 17,5 мг/л;

- в бетоне нижнего пояса ФС(изделие)  – 52,5 мг/л;

- в несущем ребре плиты покрытия  – 1000 мг/л.

 

Заверено начальником лаборатории  контроля окружающей среды:  Мартыновой В.М. (копия документа прилагается).

 

2.9. Выводы и технические решения по повышению надежности и долговечности конструкций

 

Анализ проектных решений, условий эксплуатации и проведенные натурные исследования состояния основных строительных конструкций травильного отделения СПЦ-2 позволяют сделать следующие выводы:

1. За период эксплуатации травильного отделения агрессивные воздействия значительно повлияли на состояние основных строительных конструкций. Разрушено химстойкое покрытие колонн, балок и плит покрытия. В неудовлетворительном состоянии оконное заполнение верхней части стены, выполненное из стеклоблоков. Разрушен наружный слой кирпичной стены ограждения в верхней части.
2. Прочностные характеристики колонн, балок и плит покрытия (основных несущих конструкций) находятся в нормативных разделах и пригодны для дальнейшей эксплуатации при условии выполнения нижеизложенных рекомендаций.