Долговечность металлической винтовой сваи с учетом коррозионных процессов в грунте
Одним из наиболее существенных вопросов, возникающих при применении металлических конструкций в строительстве, является вопрос сопротивления таких конструкций процессам коррозии и связанная с ним долговечность зданий и сооружений.
В настоящее время существует комплекс взаимоувязанных межгосударственных стандартов, устанавливающих общие требования, правила, нормы и методы защиты изделий, конструкций и материалов от коррозии, старения и биоповреждений на всех стадиях жизненного цикла изделий и конструкций исследование и обоснование разработки (Стандарты ЕСЗКС – Единая система защиты от коррозии и старения материалов и изделий) [1, 2, 3, 4].
Назначение ЕСЗКС – обеспечение и сохранение заданного уровня качества изделий, конструкций и материалов средствами и методами защиты от коррозии, старения и биоповреждений с учетом требований безопасности, экологии, совместимости и взаимозаменяемости, а также конкурентной способности изделий и конструкций на мировом рынке.
Помимо стандартов ЕСЗКС, требования к коррозионной стойкости устанавливаются также нормативами на отдельные виды конструкций и их частей в зависимости от действующих коррозионных факторов.
Для подземных сооружений (в т.ч. фундаментов), критериями опасности коррозии являются [5]:
-
коррозионная агрессивность среды ( грунтов , грунтовых и других вод) по отношению к металлу сооружения (включая биокоррозионную агрессивность грунтов );
-
опасное действие блуждающего постоянного и переменного токов.
Исходя из этих критериев, следует, что скорость коррозии металла в грунте зависит от:
- pH грунта. Чем ниже pH (кислая среда), тем скорость коррозии выше.
- электрического сопротивления грунта. Чем выше сопротивление грунта, тем скорость коррозии медленнее.
Также необходимо учитывать наличие антикоррозионного покрытия, препятствующего коррозии.
Исследования по определению электрического сопротивления грунта с учетом возможного повышения влажности и изменения температуры проводились Американским Федеральным дорожным агентством (Federal Highway Administration – FHWA) и отражены в руководстве для инженеров транспорта [6, Table N-1] (табл.1).
Representative values of soil resistivity
Электрические сопротивления грунтов
Таблица 1
|
Soil Type |
Resistivity ρ(Ωm) Сопротивление, Ом |
|
Clay, saturated silt |
100 |
|
Sandy or silty clay |
250 |
|
Clayey sand or saturated sand |
500 |
|
Sand |
1500 |
|
Gravel |
5000 |
|
Dry sand, rock |
>5000 |
Определение pH грунтов возможно на основе исследований Американского института стали и сплавов (American Iron and Steel Institute – AISI), согласно которым значение pH грунтов составляет от 6,5 до 8.
Таким образом, зная показатели электрического сопротивления и pH грунта , возможно прогнозирование срока службы металлической винтовой сваи для заданных грунтовых условий.
Ориентировочные данные по скорости коррозии металлов в различных типах грунтов также имеются в зарубежных нормах проектирования [7] (табл. 2).
Скорость коррозии стали в грунте
Таблица 2
|
Corrosion Rate, mm/yr (10-6 m/yr) Скорость коррозии, мм/год (10-6 м/год) |
Soil Type with or without groundwater (interpretation) Тип грунта (с наличием или отсутствием грунтовых вод) |
| 0.012 mm/yr (12∙10-6 m/yr) |
Undisturbed natural soils(sand, silt, clay, schist) < сланцевые глина, отложения, илистые (песок, структуры ненарушенной> |
| 0.030 mm/yr (30∙10-6 μm/yr) |
Undisturbed natural soils(sand, silt, clay, schist) Грунт ненарушенной структуры (песок, илистые отложения, глина, сланцевые отложения) |
| 0.030 mm/yr (30∙10-6 μm/yr) |
Aggressive natural soils (swamp, peat, marsh) Агрессивные грунты (торф, болото) |
| 0.020 mm/yr (20∙10-6 μm/yr) |
Non-compacted & non-aggressive fills (sand, silt, clay, schist) Песок, илистые отложения, глина, сланцевые отложения |
| 0.050 mm/yr (50∙10-6 μm/yr) |
Non-compacted aggressive fills (ashes, slags) Зола, шлаки |
В качестве примера определения срока службы металлической винтовой сваи рассмотрим свайный фундамент, устраиваемый под конструкцию пола Грановитой Палаты Московского Кремля компанией ФУНДЭКС.
-
Свая имеет защитное антикоррозионное покрытиена основе эпоксидных композиций. Покрытие сваи обладает повышенной стойкостью к почвенной коррозии. Срок службы данного покрытия согласно ЕСЗКС составляет 50 лет.
-
Произведем расчет стали при действии коррозионных процессов.
Скорость коррозии согласно [7] составляет для техногенных грунтов составляет ок. 0.030 мм/год. При условии толщины стали лопасти 5 мм срок коррозии составит от 5/0.030 = 166, 66 лет.
С учетом сроков разрушения защитного покрытия расчетный срок службы сваи по скорости коррозии лопасти составляет для данного типа грунтовой обстановки не менее 200 лет.
Библиографический указатель
- ГОСТ 9.101-2002 ЕСЗКС. Основные положения.
- ГОСТ 9.102-91 ЕСЗКС. Воздействие биологических факторов на технические объекты. Термины и определения.
- ГОСТ 9.103-78 ЕСЗКС. Временная противокоррозионная защита металлов и изделий. Термины и определения.
- ГОСТ 9.306-85 ЕСЗКС. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Обозначения.
- ГОСТ 9.602-2005 «СООРУЖЕНИЯ ПОДЗЕМНЫЕ Общие требования к защите от коррозии»
- Traffic Detector Handbook: Third Edition—Volume II. Publication No. FHWA-HRT-06-139
- EN 1993-5:2007. Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 5. Свайные сооружения.
Здравствуйте !
Является-ли гарантийным случаем неравномерное выдавливание одной или нескольких свай сезонным пучением грунта. Как исправляется данный дефект монтажа ?
Здравствуйте Дмитрий, да это является гарантийным случаем. Винтовая свая должна быть установлена за глубиной промерзания грунта. То есть в зоне где нет ни каких вертикальных колебаний. Более подробную информацию о способах исправления дефекта вы можете получить в офисах нашей компании. Спасибо.
Даете ли вы письменную гарантию на ваши сваи если да то на какой срок
Здравствуйте Олег, да мы предоставляем гарантию сроком от 5 до 10 лет. Более подробную консультацию вы можете получить в офисах нашей компании. Спасибо.
Добрый вечер!
Заливка внутренней полости сваи каким производится составом? И обязательно это должны делать?
Сегодня на участке поставили сваи. Работу эту будут выполнять завтра. При этом из разговора понял, что будет применяться только песок и цемент, но это же не бетон.
Здравствуйте Виктор, полость винтовой сваи заполняется ЦПС (цементно-песчаный состав) М-300. Спасибо.
Здравствуйте.
На участке под строительство велик уровень грунтовых вод+ низина и, соответственно, поверхностные воды также присутствуют в избытке.
Стоимость, сроки и простота монтажа свайного фундамента, конечно, привлекают, но сколько он прослужит в такой агрессивной, на мой, взгляд, среде?
Здравствуйтк Александр, срок службы фундамента “ФУНДЭКС” более 100 лет. Об этом вы можете прочитать в статье “Долговечность металлической винтовой сваи с учетом коррозионных процессов в грунте”. Спасибо.
Возможно ли использование винтовых свай в фундаменте, как заглубленную часть молниеотвода? Или изоляционное покрытие свай не позволяет?
Также интересен вопрос не происходит ли нарушения изоляционного покрытия при ввинчивании сваи в грунт (истирание) и последующая её корозия.
Виталий, добрый вечер,
Да, можно использовать винтовые сваи в фундаменте, как заглубленную часть молниеотвода! Обязательно необходимо учитывать, что вы будете присоединять к нашей винтовой свае, и как повлияет сопротивление металлов при подвергании их температурной обработке.
Во время завинчивания винтовой сваи в грунт, двухкомпонентное антикоррозийное покрытие на основе эпоксидных смол не повреждается и наносится в три слоя.