Железобетон является материалом, который применяют при возведении резервуаров для жидкостей, но жидкости в большинстве емкостей для химических веществ агрессивны по отношению к бетону как на портландцементе, так и на глиноземистом цементе. Следовательно, несущую оболочку емкости нужно обеспечить защитной облицовкой.
Основные принципы выбора типа защитного покрытия изложены во введении к этой главе. В нем также рассмотрены данные о возможном воздействии на бетон с портландцементом ряда обычно применяемых химических веществ. Некоторые из них лишь слабоагрессивны, другие оказывают на бетон весьма интенсивное воздействие и быстро вызывают в нем серьезные повреждения. Поэтому для защиты бетона необходимо устраивать прочную непроницаемую облицовку. При выборе материала для защитного покрытия, которое наиболее удовлетворительно отвечало бы предъявляемым требованиям, необходимо пользоваться рекомендациями инженеров-строителей и химиков промышленных предприятий.
Хотя защитную облицовку наносят после сооружения несущих конструкций, тип и метод ее нанесения должны быть определены на начальном этапе проектирования. Существенно, чтобы инженер представлял основные принципы нанесения покрытий и их работы.
Защитные облицовки для бетонных емкостей обычно выполняют из химически стойкого кирпича и плиток, эпоксидных, полиуретановых и других органических полимеров, рулонного пластифицированного поливинилхлорида. Общие сведения об облицовке емкостей для агрессивных веществ упомянутыми материалами, а также стеклом, каучуком, нержавеющей сталью и никелем даны в Британских нормах.
Недавно появились эластичные полиуретановые и эпоксидные смолы, обладающие определенной степенью эластичности. В некоторых случаях полностью сцепленное с бетонным основанием покрытие, нанесенное по месту, имеет ряд преимуществ перед покрытием из предварительно изготовленных рулонных материалов.
Примером материала, который эластичен, хорошо сцепляется с бетоном, исключительно жароупорен и обладает высокой устойчивостью к химической агрессии, является фторэластомер, использованный для покрытий внутренних поверхностей двух дымоходов в Дрэкс Пауа Стейшн, краткое описание которого можно найти в предыдущем разделе.
Автору известна общая площадь бетонных емкостей, на которую были нанесены защитные покрытия из вышеупомянутых материалов, но подрядчики, специализирующиеся в этой области, сообщают, что самыми популярными материалами являются химически стойкие кирпич и плитки, уложенные на растворах.
Последствия разрушения защитного покрытия могут быть очень серьезными, и поэтому в некоторых случаях целесообразно устраивать сплошную изоляцию между несущей оболочкой и внутренним защитным покрытием. Так как эта изоляция выполняет роль дополнительного защитного слоя, она должна быть достаточно стойкой к агрессивному воздействию веществ, находящихся в емкости. Внутренняя кирпичная облицовка противодействует химической агрессии и защищает изоляцию от механического износа и прямого воздействия высоких температур. Облицовка емкостей для агрессивных веществ весьма специфична для каждого отдельного случая, так как диапазон химических веществ, применяемых в промышленности, весьма широк, а жидкости, содержащиеся в емкостях, часто имеют высокую температуру. Изоляцию выполняют из таких материалов, как свинец, каучук, битум, рулонные пластмассы, стеклопластики, эпоксидные и полиуретановые смолы.
В качестве химически стойких растворов обычно применяют цементно-песчаные на глиноземистом цементе, силикатные, затворенные на натриевом или калиевом жидком стекле, с инертными наполнителями и ускорителями твердения, полимер-растворы и растворы на каучуковом латексе (естественном или искусственном) с инертными наполнителями и кварцевым песком. Полимеррастворы составляют, как правило, на основе эпоксидных, полиэфирных, фенолоальдегидных и фурановых смол.
В тех случаях, когда в емкостях содержатся особенно агрессивные жидкости, автор считает целесообразным предусматривать возможность осмотра наружной поверхности стен и нижней поверхности днища в процессе эксплуатации. Таким образом, при появлении течи (а такую возможность никогда нельзя полностью исключать) ее можно срочно заделать на раннем этапе, не допуская серьезного повреждения сооружения.
6.10.1. Эпоксидные покрытия
Как правило, эпоксидные смолы применяют для защиты бетона от химической агрессии. Кроме того, эти покрытия часто используют в тех случаях, когда нужно исключить возможность загрязнения находящейся в емкости жидкости продуктами выщелачивания бетона. Вследствие своей очень гладкой и непроницаемой поверхности эпоксидные покрытия дают возможность проводить очистку и освобождать емкости от ила быстро и эффективно.
Эпоксидную смолу, применяемую для облицовки бетонных емкостей, обычно наносят по месту щеточным валиком или путем безвоздушного распыления. Существенным условием получения качественного покрытия является тщательная подготовка бетонной поверхности, ибо в большинстве случаев эпоксидные покрытия разрушаются вследствие нарушения сцепления, неправильной подготовки поверхности. Основное требование — поверхность должна быть чистой, т. е. все рыхлое цементное молоко и вся грязь должны быть удалены.
Смолы обычно окрашивают. Когда такой материал используют в емкостях для агрессивных веществ, существенно, чтобы сам пигмент был устойчив к воздействию химических веществ, находящихся в емкости.
В покрытии не должно быть точечных отверстий, толщина его должна быть достаточной, чтобы обеспечить прочность на истирание. Толщина эпоксидного покрытия зависит от функционального назначения емкости. Минимальная толщина — 0,5 мм, в некоторых случаях она увеличивается до 1 мм и более. Такие покрытия устраивают в несколько слоев. Каждый последующий слой наносят после того, как предыдущий слой высохнет и из него улетучится растворитель.
Эпоксидные смолы устойчивы к воздействию многих химических веществ. Данные, рассмотренные ниже, носят общий характер; каждый случай применения эпоксидных покрытий имеет свои особенности.
Эпоксидные смолы устойчивы к воздействию большинства кислот (исключение составляют кислоты, обладающие высокой окислительной способностью) и щелочных растворов. Однако крепкие растворы солей хлорноватистой кислоты могут оказывать на них разрушительное воздействие. Эпоксидные смолы устойчивы к действию многих растворителей, но их не следует применять для облицовки емкостей, в которых содержатся хлорированные углеводороды или фенолы.
Устойчивость к температурным воздействиям эпоксидных смол изменяется в зависимости от их состава, но обычно смолы с естественным отверждением можно использовать при температурах до 90°С. Однако коэффициент термического расширения у эпоксидных смол значительно выше, чем у бетона, поэтому ими нельзя пользоваться при широком диапазоне температур. Обычно эпоксидные смолы не отверждаются при температурах ниже 5°С, и это может вызвать задержку при их нанесении в холодную погоду.
В случае когда требуются толстослойные покрытия, т. е. покрытия, необходимая толщина которых должна быть получена при минимальном количестве слоев, целесообразно использовать соответствующие каменноугольные эпоксидные смолы.
6.10.2. Покрытия из пластифицированного рулонного поливинилхлорида
Физические и химические свойства пластифицированного ПВХ в значительной степени зависят от количества и типа использованных пластификаторов, вводимых в материал для придания ему эластичности, мягкости, прочности на растяжение и упругости. Содержание и тип пластификатора могут также оказывать значительное влияние на химическую стойкость рулонного ПВХ. Некоторые химические вещества имеют тенденцию выщелачивать пластификаторы или соединяться с некоторыми из них, что приводит к серьезным повреждениям листового материала.
Максимальная безопасная рабочая температура в емкостях, облицованных рулонным ПВХ, равна примерно 60°С. При условии правильного подбора составляющих материал устойчив к воздействию многих слабых кислот и щелочей при температуре окружающей среды и поэтому весьма важно не превышать «расчетной» температуры. При рассмотрении возможности использования рулонного ПВХ необходимо исследовать химический состав жидкости, с которой он будет в контакте, и максимальную рабочую температуру. Все полученные данные следует сообщить фирме-изготовителю материала.
Если в резервуарах для воды поливинилхлоридную облицовку часто применяют в виде «свободных мешков», в емкостях для агрессивных веществ принято прикреплять ее к бетонному основанию. Все углы и ребра следует округлить; внутренняя поверхность бетона, на которую наносят рулонное покрытие, должна быть гладкой, без шероховатых участков и острых выступов. Проволочной щеткой с поверхности бетона удаляют все слабое цементное молоко. До нанесения покрытия бетон следует хорошо просушить. Нанесение рулонного ПВХ на влажный или сырой бетон, вероятно, приведет к потере сцепления.
Если емкость заглублена в грунт и может подвергаться наружному гидростатическому давлению, необходимо обеспечить полную гидроизоляцию стен и пола до нанесения покрытия. В противном случае наружное гидростатическое давление может вытолкнуть облицовку из проектного положения, когда емкость будет пустой, а установить покрытие в исходное положение вновь практически невозможно.