Управление Ростехнадзора по Калужской области

К III Международной конференции «Предотвращение аварий зданий и сооружений».


Скрытые сообщники агрессивной среды

Доля аварий и обрушений строительных конструкций, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, произошедших от воздействия коррозии строительных конструкций за период 1944 – 2003 гг. составляет 30–50 %. Немалый процент аварий и обрушений (около 10%) приходится на долю ошибочного проектирования. Увы, выясняется все это, к сожалению, постфактум, то есть после того как коррозия и проектные ошибки – эти доселе тайные сообщники – уже сделали свое – черное дело. О проблемах зданий и сооружений, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, рассказывает руководитель экспертно-консультационного центра «Диагностика и Контроль», к.э.н. Равиль Мирсаяфович ГАЛЕЕВ.

Для уяснения степени важности и актуальности изучаемой проблемы напомню, что удельный вес несущих и ограждающих конструкций, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, по отраслям промышленного производства составляет (в процентах):

• в металлургической - 30%;

• в химической - 70%;

• в машиностроительной - 15%;

• в целлюлозно-бумажной - 30%;

• в пищевой - 20%.

При этом отмечается устойчивый рост числа аварий на промышленных предприятиях, связанный с разрушением строительных конструкций зданий и сооружений. Статистические данные (рис.1) о зарегистрированных на территории РФ авариях за период 1995-1999 гг. указывают на резкое возрастание числа аварий по сравнению с периодом 1950-1960 гг. (рис. 2).

Анализ причин аварий за период 1994-2003 гг. позволил установить, что 30-35% от общего числа аварий и 75% из числа аварий на промышленных объектах происходят вследствие воздействия агрессивных сред, вызывая коррозию строительных конструкций. Коррозия строительных конструкций обуславливает их физический износ. При этом физический износ и зданий и сооружений – процесс непрерывный во времени.

Насколько велики потери?

Приведем лишь один пример: в США до 1971 г . затраты, связанные с коррозией, принимались равными 1,25% от национального дохода, а в 1977 г . – 4,2% от совокупного валового продукта или около 70 млрд долларов в год. Заметим, что по имеющейся статистике к 1982 г . в СССР потери от коррозии только строительных конструкций составили 2,5 млрд рублей в год.

Согласно информации ЦСУ и ГОСПЛАНА СССР от 1987 г . (2), в промышленности страны было занято 46,2 тысячи предприятий, средний производственный возраст которых превышает 25 лет. При этом новое строительство практически отсутствует.

Возраст промышленных предприятий характеризуется графиком, представленным на рис. 3.

Не коррозией единой

Необходимо отметить и ошибки в проектировании промышленных объектов.

При эксплуатации зданий и сооружений на опасных производственных объектах, где существуют агрессивные среды, сброс промстоков и выбросы отработанных газов привели к неконтролируемым деформациям несущих конструкций и аварийному состоянию зданий.

Так, например, на олеумном заводе в г. Бийске колонны каркаса здания склада серной кислоты, вследствие выпора глинистых грунтов основания фундаментов под воздействием серной кислоты, сместились вверх на 80–120 см. В результате, балки и плиты монолитно-ребристого покрытия оторвались от опор, заделанных в стену сблокированного производственного здания, вызвав в ней опасное трещинообразование. На сталепрокатном заводе в г. Орле в травильном отделении, вследствие коррозии бетона и арматуры под воздействием хлорионов, стропильные железобетонные фермы провисли на 12 см , с образованием опасных трещин в узлах ферм. На Красноярском асбесто-цементном комбинате стены из ячеистого бетона цеха по производству асбесто-цементных труб под воздействием мороза и воды «растаяли» как сахар через 1 год эксплуатации.

Причиной аварий в данных случаях явились ошибки проектирования, обусловленные стратегией проектирования 50-х, 60-х гг.: закачка производственных сточных вод через тампонажные скважины в грунт, сброс сточных вод в открытые водоемы, выброс агрессивных газов непосредственно к несущим конструкциям покрытия, а также в атмосферу и т.д.

Согласно информации Главной инспекции Госархстройнадзор Госстроя России, на долю ошибочного проектирования падает до 10% всех аварий.

Учитывая сокращение объемов нового строительства, становится очевидной необходимость реконструкции существующих промышленных предприятий.

Реконструкция зданий и сооружений, эксплуатирующихся в условиях агрессивных сред, неизбежно связана с восстановлением, усилением и антикоррозионной защитой физически изношенных элементов. Поэтому проблема осуществления эффективных капитальных ремонтов с последующей антикоррозионной защитой строительных конструкций актуальна в масштабах страны.

Однако инженерные обследования зданий и сооружений, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, показывают, что межремонтные сроки не соблюдаются, качество капитальных ремонтов, включая усиление строительных конструкций, неудовлетворительное, традиционные методы антикоррозионной защиты оказываются малоэффективными.

Без понятий

В свое время Госстроем СССР совместно с Госпланом и ЦСУ (3) дано определение понятий нового строительства, реконструкции и технического перевооружения производственных предприятий. А вот понятие капитального ремонта в настоящее время в нормативной литературе не развито, существующее определение, данное Госстроем СССР в Положении о проведении планово-предупредительного ремонта производственных зданий и сооружений, явно не полно и недостаточно.

По нашему мнению, понятие капитального ремонта должно включать в себя восстановление эксплутационной способности конструкций путем их усиления.

Следует также отметить, что реконструкция и техническое перевооружение зданий и сооружений без их капитального ремонта невозможны.

Кроме того, низкое качество рабочей документации на капитальные ремонты, усиление и антикоррозионную защиту зачастую обусловлено отсутствием объективных данных на проектирование, которые должны выявляться в предпроектный период на стадии специального инженерного обследования. Нормативная база на инженерные обследования строительных конструкций, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, также практически отсутствует.

Представляется затруднительным и разработка рабочей документации на антикоррозионную защиту для существующих зданий и сооружений, т.к. действующие в строительстве нормы на антикоррозионную защиту (СНиП 2.03.11-85 и пособия к нему) ориентированы исключительно на новое строительство. Существующие методические материалы на обследование и проектирование строительных конструкций, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, основаны также исключительно на предпосылках СНиП 2.03.11-85.

В то же время физико-технические характеристики конструкционных материалов строительных конструкций и температурно-влажностные режимы зданий и сооружений, как правило, не соответствуют проектным. Кроме того, коррозия конструкционных материалов вызвана не только химическим воздействием, но и, в значительной степени, физическими процессами (гидравлическое, гидростатическое давление воды в порах и капиллярах бетона, кирпичной кладки, кристаллизационным давлением в них льда и солей, и т.д.), а также теплотехническими свойствами ограждающих конструкций.

Очевидна необходимость разработки нормативов для проектирования и оценки агрессивности эксплуатационной среды строительных конструкций с учетом их действительного состояния при обследовании.

Необходима также специальная нормативная методическая база для обследования и проектирования усиления конструкций, подверженных коррозионному износу, которая позволит правильно оценить фактическую степень агрессивности среды эксплуатации и выявить конкретные межремонтные сроки для капитального ремонта с учетом воздействия среды.

Инженерные обследования, проведенные на 200 промышленных предприятиях 11 отраслей, свидетельствуют о том, что большинство конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах, не восстанавливалось ни разу.

О ремонтах и сроках

Даже при выполнении ремонтов в нормальные сроки, защита конструкций, ремонтируемых несколько раз, является очень сложной задачей. Конструкции, которые капитально не ремонтировались ни разу, традиционно защитить практически невозможно. Рекомендуемая же периодичность капитальных ремонтов (4) как зданий и сооружений в целом, так и локальной массы их конструктивных элементов, а также сроки службы антикоррозионной защиты совершенно не увязаны ни с климатическими условиями, ни с технологией производства по антикоррозионной защите. Кроме того, отсутствие обратной связи оставляет значительный пробел в нормах на проектирование по восстановлению и антикоррозионной защите строительных конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах.

В связи с этим, по результатам обследования, Экспертно-консультационным центром «Диагностика и контроль» были разработаны «Нормативы для оценки степени агрессивности среды при обследовании и проектировании антикоррозионной защиты ограждающих конструкций, эксплуатирующихся в условиях агрессивных сред». Эти нормативы могут являться основой для разработки проектных решений на восстановление и антикоррозионную защиту строительных конструкций действующих предприятий.

Выводы

Проведенный нами анализ состояния строительных конструкций зданий и сооружений, эксплуатирующихся в условиях агрессивных сред, позволяет сделать следующие выводы:

• Ускоренный коррозионный износ строительных конструкций зданий и сооружений, эксплуатируемых на опасных производственных объектах, обусловлен недостатками технического нормирования и контроля при проектировании, строительстве и эксплуатации, что вызывает непредсказуемое возрастание трудовых, финансовых затрат и материально-технических ресурсов на ремонтно-восстановительные работы и антикоррозионную защиту конструкций.

• Повышение долговечности строительных конструкций зданий и сооружений, эксплуатируемых на опасных производственных объектах, можно обеспечить внедрением безотходных инновационных технологий, что значительно снижает или полностью исключает выделение агрессивных реагентов в производственную среду. При этом возможны некоторые увеличения стоимости технологического оборудования, которые, однако, компенсируются существенным сокращением затрат на ремонтно-восстановительные работы.

• Предлагаемые разработанные нормативы могут быть рекомендованы к использованию при обследовании и экспертизе строительных конструкций, эксплуатируемых в коррозионно-опасных условиях.