CC BY
9
маломощных бытовых приборах зафиксированы натекающие токи силой около 4 А, что в зависимости от физико-химических свойств почвы соответствует плотности тока на дефекте от 8,9 до 310 А/м2 при максимальном нормативном значении 10 А/м2.
Ключевые слова: распределительные газопроводы, электрокоррозия, разгерметизация трубопроводов, потери природного газа.
Poberezhny L.Ya., Yavorskyy A.V. Corrosion of Underground Low Pressure Gas Pipelines under Alternate Current
When operating underground gas networks of low pressure almost no attention is paid to the fight against electrocorrosion under AC. This intensive corrosion in places is draining DC external surface of the electrolyte (soil or water). A monitoring corrosion lesions distribution pipelines "Ivano-Frankivskgas" Local corrosion detected lesions that form and depth correspond to electrocorrosion damages. It is shown that electrocorrosion of distribution pipelines can be caused by erroneous or intentionally wrong connecting appliances. There stray current power even in low-power home appliances fixed at 4 A, depending on the physical and chemical properties of the soil meets the current density to defect from 8.9 to 310 A/m2 at maximum standard value of 10 A/m2.
Keywords: stray current, distribution pipelines electrocorrosion, decompression pipelines, natural gas leaks. _
УДК 666.94:614.814
ВПЛИВ Г1ДРОФОБНИХ ЗАХИСНИХ ПОКРИТТ1В НА ДОВГОВ1ЧН1СТЬ БЕТОННИХ КОНСТРУКЦ1Й
М.М. Гивлюд1, В.-П.О. Пархоменко2,1.В. Маргаль3
Вивчено вплив силщшвмюних гiдрофобiзаторiв на довговiчнiсть бетонних бущ-вельних конструкцш, яю експлуатуються в умовах високо' вологост за рахунок пдро-фобiзащí и поверхш полiметилфенiлсилоксановим лаком К0-08. Встановлено вплив концентрацп гiдрофобiзатора на глибину проникнення та доведено утворення мщного зв'язку з поверхнею бетону. Методами фiзико-хiмiчного аналiзу шдтверджено можли-вють зниження водопоглинання бетону у 5-8 разiв, що надалi призводить до шдвищен-ня його корозшно'' стiйкостi, а також встановлено оптимальну концентрацiю гщрофоб> затора (45 мас. %) для отримання задовшьних показникiв водопоглинання та глибини його проникнення у бетон до 12 мм.
Ключовi слова: бетон, водопоглинання, проникнють, рельеф поверхш, довговiчнiсть.
Постановка проблеми. Бетонш конструкци завдяки значнш вiдкритiй пористостi володiють високим показником водопоглинання, що призводить до зростання теплопроввдноси та зниження морозостшкоси тд час експлуатаци у вологих умовах. Тому для збшьшення довговiчностi експлуатаци цих матерь алiв на сьогодш використовують додаткове оброблення готових виробiв та конструкци гiдрофобiзувальними речовинами або захисними покриттями. Гд-рофобiзувальнi розчини можливо наносити на попередньо очищену висушену поверхню матерiалу розпиленням до повного И насичення. Але такий метод е технолопчно складний та дороговартiсний.
Найбiльш надiйним та ушверсальним засобом захисту будiвельних конструкцш ввд д11 агресивних зовнiшнiх середовищ е використання пдрофоб-
1 проф. М.М. Гивлюд, д-р техн. наук -НУ " Льв1вська пол1технка";
2 ад'юнкт В.-П.О. Пархоменко - Льв1вський ДУ безпеки життед1яльностЦ
3 доц. 1.В. Маргаль, канд. техн. наук - НУ " Львшська полггехшка"
них захисних покритив. При цьому мiцнiснi властивосп самого матерiалу по-виннi поеднуватися зi високими показниками водостiйкостi та експлуатацшни-ми характеристиками самих покритив. Конкуренщя у галузi використання пд-рофобних захисних покриттiв спричинила пошук нових компонентних складiв за допомогою сучасних методiв дослвджень, розширення асортименту та жорсткосп умов експлуатац11 матерiалiв, якi потребують захисту. Вiдсутнiсть таких технологш значно зменшуе довговiчнiсть бетонних конструкцш в умовах д11 агресивних атмосферних факторiв.
Аналiз останнiх пуб.пкацш та дослiджень. Як гiдрофобiзатори на цей час використовують розчини на основi етилсилiконату натрiю (ГКЖ-10), метил-силiконатiв натрiю та калiю (ГКЖ-11, ГКЖ-11 К), полiетилгiдросилоксанiв (ГКЖ-94), а також закордонш, що мiстять аналогiчнi силщшоргашчш сполуки (А8оИп - Ws, Аквастоп - К, Сег^И СО-81 та Типром М) [1, 2]. Глибина проник-нення усiх гiдрофобiзаторiв у силшатш матерiали практично не вiдрiзняються, а водопоглинання виробiв при цьому зменшуеться вiд 12,4 до 2,5 %. Але зважа-ючи на вартють закордонних гiдрофобiзаторiв, яка у 2,5-20 р^в перевищуе вартiсть вггчизняних препаратiв, можна стверджувати, що доцшьшше викорис-товувати ГКЖ-11 та ГКЖ-11К [3, 4]. Однак силщшоргашчш солi натрiю за три-валого контакту з водою та вуглецю (IV) оксиду пiд час процесу утворення пд-рофобно! плiвки переходить у кристалопдрат (натр1ю карбонат з десятьма молекулами води), що створюе внутршнш тиск на стшки капiлярiв бетону, внас-лiдок чого вш руйнуеться. Метилсилiконат калiю утворюе кристалогiдрат з дво-ма молекулами води, який не руйнуе, а тшьки закупорюе капiляри, сприяючи процесу гiдрофобiзацif [5, 6].
Але досягнутий рiвень гiдрофобiзувальних властивостей визначаеться властивостями вихщних компонентiв, якi е досить низькими вщносно да! води. Тому для збшьшення гiдрофобних властивостей матерiалу потрiбно вводити новi компоненти, яю зможуть значно пiдвищити довговiчнiсть бетонних конструкцш.
Мета роботи - встановлення можливосп використання гiдрофобiзаторiв на основi полiсилоксанових сполук як захисних покритив.
Результати дослщження. Дослiджено залежнiсть водопоглинання бетону ввд концентрацif' полiметилфенiлсилоксанового лаку КО-8 (ПМФС). Результати експерименту вказують на те, що водопоглинання бетону ютотно зменшуеться (рис. 1). Так, мшмальне водопоглинання досягаеться за концентраци К0-08 45 мас.%, а далi частково зростае. Збшьшення показника водопоглинання на 15-25 % можна пояснити тим фактом, що молекули гiдрофобiзатора, яю знаходяться у надлишку, частково переорiентовують водозахисну плiвку та збiльшують И змочуванiсть. Тому мiнiмальний показник водопоглинання бетону зi захисним водовщштовхувальним покриттям спостерiгаеться за концентраци полiметилфенiлсилоксану 45 мас.%.
Дослiджено вплив концентрацш К0-08 на глибину його проникнення у бетон залежно вщ виду розчинника. Отриманi результати (рис. 2) вказують, що зi збшьшенням концентраци К0-08 його проникнiсть зменшуеться незалежно вiд виду розчинника. Але глибина проникнення гiдрофобiзатора, в яких як роз-чинник використано толуол та ацетон, за однакових концентрацш полiметилфе-
нiлсилоксану е рiзною. Ацетоновий розчин проникае на бшьшу глибину у се-редньому на 0,4-0,6 мм, однак ще!" величини недостатньо для покриття витрат, пов'язаних з рiзницею вартостей розчинника.
Концентращя розчину ] Рис. 1. Залежшстъ водопоглинання бетону вiд концентраци теля занурення у воду на 12 год (1) i на 24 год (2)
Концентраци
Рис. 2. Залежтстъ глибини проникнення гiдрофобiзатора у бетон в1д концентраци К0-08
Для тдтвердження хiмiчноl взаемоди мiж гiдрофобiзувальним агентом та поверхнею матерiалу проведено порiвняльнi аналiзи 1ЧС для бетону оброб-лено"! i необроблено"! гiдрофобiзатором (рис. 3). Ус силiкати поглинаються в об-ластi 1Ч-спектра в дiапазонi 1100-900 см-1, що проявляеться у виглядi широко"!, штенсивно'! смуги в област 960, 1010, 1072, 1090, 1140 см-1 - для негщрофобь зованого бетону та 900, 990, 1072, 1090 см-1 - для бетону, обробленого гщрофо-бiзувальним розчином. В област 900-700 см-1 проявляються смуги поглинання, як вiдповiдають груповим коливанням зв'язку - С (796 та 770 см-1).
Поглинання, пов'язане з коливаннями груп - О, проявляеться в штер-валi частот 1140-1056 см-1 (смуги за 1072, 1088 та 1240 см-1 - для негiдрофобiзо-ваного бетону, та 1072, 1090 см-1 - для гiдрофобiзованого) (див. рис. 3). Не ви-явлено поглинання гщроксильних груп, бо вщсутш смуги в област валентних та деформацшних коливань молекули води за 1640 та 760 см-1, а зв'язок - О в област поглинання 460-467 см-1 належить до гiдрофобiзатора. Наявнють зв'язку - О - - Са в областi поглинання 392, 368, 300 см-1, як вiдсутнi в спектрi бетону, доводять вiдсутнiсть припущення про наявнiсть хiмiчноl взаемоди мiж силiкатною фазою та гiдрофобiзатором.
Пщ час оброблення поверхнi матерiалу К0-08 гiдрофобнi полiметилфе-нiлсилоксановi шари утворюються передусiм завдяки процесу полiмеризащí (взаемоди гiдрофобiзатору з гiдроксильними групами). Водовщштовхувальна плiвка утворюеться таким шляхом досить повшьно, а саме протягом 24-48 год. При цьому потрiбно, щоб пiд час процесу формування гщрофобно!' плiвки по-
верхня матерiалу сильно не зволожувалась. Також треба зазначити, що утворе-на полiметилфенiлсилоксанова плiвка покривае усi частинки матерiалу, з якими контактував розчин riдрофобiзатора, зв'язуючи 1х мiж собою, що призводить, водночас, до деякого збшьшення мщност обрамленого матерiалу.
Рис. 3.1Ч- спектри бетону нег!дрофоб1зованого (1) та покритого г!дрофоб1затором (2)
Завдяки наявност на поверхш груп 81 - О - М (де М - 81, Mg, Са, А1 та iн.) утворюеться хiмiчний зв'язок 81 - О - 81 мiж поверхнею матерiалу та пдро-фобiзатором за такою схемою:
де М - 81, Mg, Са, А1 та iн.
Вщомо, що поверхня бетонiв за нормальних умов е пдратована, завдяки гщроксильним групам, хiмiчно зв'язаних з поверхневими атомами. Шд час об-роблення таких поверхонь силщшоргашчними гiдрофобiзаторами К0-08, реак-
цшно здaтнi гpyпи оcтaннix можуть взaeмодiяти з повepxнeвими гpyпaми - ОН, yтвоpюючи xiмiчно фiкcовaнy плiвкy, яку cxeмaтично можнa зобpaзити тaким чином:
Сyцiльно г^офобта плiвкa по yciй повepxнi мaтepiaлy, який обpоб-ляетьея, yтвоpюeтьcя зa cxeмою
Тaкож вapто зaзнaчити, що гiдpофобнicть твepдиx повepxонь, обpоблe-нж гiдpофобiзaтоpом, зaлeжить вiд мiкpоpeльeфy повepxнi. Оcкiльки бетон e шоpcткyвaтим, це дae змогу гiдpофобiзaтоpy cтвоpити бшьш нaдiйний зaxиcт (pиc. 4).
Рис. 4. Структура KoHmaKmHoï 3ohu гiдpoфoбiзamop - бemoн (1X100)
Рис. S. Ш-стктри виxiднoгo (1) та гiдpoфoбiзoвaнoгo бemoну (2)
Для пpогнозyвaння eкcплyaтaцiйноï нaдiйноcтi обpоблeного бетону вив-чено вплив гiдpофобiзaтоpa та пpоцec взaeмодГí з оеновою. Обpоблeння бетону гiдpофобiзaтоpом (полiмeтилфeнiлcилокcaном) xapaктepизyeтьcя незтачним змь щенням чacтот емуги поглитання зв'язку Si - O - Si. Змщення емуг поглинaння ОН-^уп доcягae до 4Q ом-1 (p^. 5). Пpи цьому iнтeнcивнicть вiдзнaчeниx омуг поглинaння зменшуетьая до piвня 32-71 %, поpiвняно з викщним мaтepiaлом.
Висновок. Проведеними дослвдженнями вивчено мехашзм утворення та характер зв'язку гiдрофобiзатора з бетоном. Встановлено, що за нанесення пок-ритгiв з реакцiйноздатними групами ввдбуваеться значне зменшення штенсив-ностi смуг поглинання зв'язкiв Si - O - Si та ОН-групи i ix змщення, що тд-тверджуе утворення нових зв'язкiв.
Експериментально встановлено оптимальну концентрацию гiдрофобiза-тора (45 мас. %) для отримання задовшьних показниюв водопоглинання та гли-бини його проникнення у бетон до 12 мм.
Лггература
1. Пщнебесний А. П. Новий гщро1золяцшний матер1ал на основ1 атмосферних пол1мер1в / А.П. Пщнебесний, Н.В. Савельева та шш1 // Бущвництво Укра!ни : зб. наук. праць. - 2008. - № 5.
- С. 30-32.
2. Добрянський 1.М. Вплив кремншоргашчно! добавки ГКЖ-94 на властивост бетону / 1.М. Добрянський, I.I. Шконець // Будiвельнi матерiали : зб. наук. праць. - 2001. - № 4. - С. 31-32.
3. Такеляк А. Методи знесолення кам'яних пам'яток / А. Такеляк // Будуемо шакше : зб. наук. праць. - 2002. - № 5. - С. 30-33.
4. Силоченко С.В. Изменение поврежденности цементного камня в условиях многократного увлажнения и высушивания / С.В. Силоченко, В.В. Выровой, А.В. Дорофеев // Вюник Одесь-ко! державно! академи бущвництва та архптектури : зб. наук. праць. - Одеса : Вид-во ОДАБ1А. -2005. - № 20. - СЛ86-189.
5. Лучко Й.Й. Експериментальш дослщження вологост та засоленост бетону i цегляно! кладки / Й.Й. Лучко, Б.В. Парнета та шш1 // Вюник Одесько! державно! академи бущвництва та архпектури : зб. наук. праць. - Одеса : Вид-во ОДАБ1А. - 2005. - № 20. - С. 185-186.
6. Лучко Й.Й. Методи пщвищення корозшно! стшкост та довгов1чност1 бетонних та з/б конструкцш i споруд / Й.Й. Лучко, I.I. Глагова, Б.Л. Назарович. - Львiв : Вид-во "Каменяр" 1999.
- С. 10-20.
Надшшла до редакци 08.04.2016 р.
Гывлюд М.М., Пархоменко В.-П.О., Маргаль И.В. Влияние гидрофобных защитных покрытий на долговечность бетонных конструкций
Изучено влияние силицийсодержащих гидрофобизаторов на долговечность бетонных строительных конструкций, работающих в условиях высокой влажности за счет гидрофобизации ее поверхности полиметилфенилсилоксановым лаком КО -08. Установлено влияние концентрации гидрофобизатора на глубину его проникновения и доказано образование прочной связи с поверхностью бетона. Методами физико-химического анализа подтверждена возможность снижения водопоглощения бетона в 5-8 раз, что в дальнейшем приводит к повышению его коррозионной стойкости, а также установлена оптимальная концентрация гидрофобизатора для получения удовлетворительных показателей водопоглощения и глубины его проникновения в бетон до 12 мм.
Ключевые слова: бетон, водопоглощение, проникновение, рельеф поверхности, долговечность.
HyvliudM.M., Parkhomenko V.-P.O., MarhalI.V. The Effect of Hydrophobic Protective Coatings on Concrete Constructions Durability
The influence of silicon containing repellents on the durability of concrete building structures operated in high humidity due to its hydrophobic surface polimetylfenilsyloksa-novym lacquer KO- 08 was studied. The influence of the concentration of repellents on penetration is defined. The formation of a strong link with the surface of the concrete is proved. Some methods of physical and chemical test showed that concrete can reduce water absorption in 5-8 times, which further leads to improving its corrosion resistance and setting optimal concentration repellents to get satisfactory performance of water absorption and depth of its penetration deep into the concrete up to 12 mm.
Keywords: concrete, water absorption, penetration, surface relief, durability.
