Šnekové piloty jsou ocelové, a proto jejich životnost závisí především na rychlosti vzniku a rozvoje korozních procesů. To nutí potenciální klienty pochybovat o spolehlivosti technologie, proto se v tomto článku podíváme na některé faktory ovlivňující životnost pilotového šroubového základu a způsoby ochrany.
Obsah článku:
1. Druhy koroze kovů
Koroze je samovolná destrukce kovů způsobená chemickými nebo fyzikálně-chemickými účinky prostředí, jejímž hlavním důvodem je termodynamická nestabilita konstrukčních materiálů vůči účinkům látek v prostředí, které jsou s nimi v kontaktu.
Korozivní materiál je materiál, který podléhá korozi.
Korozní prostředí je prostředí, ve kterém dochází ke koroznímu procesu.
Odolnost proti korozi je schopnost materiálu odolávat vlivům prostředí.
Podle mechanismu vzniku se koroze dělí na chemickou a elektrochemickou.
1.1. Chemická koroze kovu šroubové piloty
Chemická koroze je interakce nebo chemická reakce kovového povrchu s korozním prostředím, neprovázená vznikem elektrochemických procesů na fázovém rozhraní.
Chemická reakce se vyznačuje:
- přítomnost přímého kontaktu částic;
- chaotická interakce v celém objemu nebo oblasti;
- když látky interagují, dráha, kterou se elektron pohybuje, je v řádu iontového poloměru;
- uvolňuje energii generováním tepla.
Příkladem chemické koroze v neelektrolytech je ničení válců spalovacích motorů. Palivo obsahuje nečistoty – síru a její sloučeniny, které se při spalování přeměňují na oxidy síry (IV) a (VI) – žíravé látky. Ničí části proudových motorů – trysky atp.
U šroubových pilot obvykle dochází k chemické reakci v místě kontaktu kovu nebo slitiny s kyslíkem nebo kapalinou (například vodou obsaženou v půdě).
Životnost hromady pod tímto vlivem bude záviset na úrovni pH kyselosti prostředí v půdě (při nižší úrovni pH, charakteristické pro kyselé prostředí, rychlost stoupá) a na typu půdy.
Čím hlouběji je hromada umístěna, tím nižší je rychlost chemické koroze (protože přístup kyslíku ke kovu pod tloušťkou půdy je omezený).
1.2. Elektrochemická koroze šroubových pilotových kovů
Elektrochemická koroze probíhá elektrodovými reakcemi, ve většině případů ve vlhkém prostředí. Tento typ koroze zahrnuje korozi ve vodných roztocích, atmosférickou korozi pod vlivem vlhkostních filmů na povrchu a také korozi v půdě. V korozním procesu při elektrochemické korozi se rozlišují konjugované reakce: anodická oxidační reakce a katodická redukční reakce.
Elektrochemická reakce se vyznačuje:
- proudění bez přímého kontaktu částic;
- prostorová separace reagujících částic (separace na anodu a katodu);
- při interakci látek během reakce elektron urazí dlouhou dráhu, která závisí na konstrukci elektrochemického článku (separace na anodu a katodu, kterou prochází stejnosměrný proud);
- uvolnění energie ve formě elektřiny.
Většina korozních procesů v přírodních podmínkách je elektrochemická. Často zahrnují elektrochemické články, podobné galvanickým článkům a nazývané korozní články. Existují dva hlavní typy takových prvků:
- korozivní prvky s oddělenými anodickými a katodovými povrchy (například výrobek vyrobený z různých druhů kovů);
- korozivní prvky s neoddělenými anodickými a katodickými povrchy, u nichž celý povrch kovu slouží jako anoda i katoda (například výrobek z jednoho druhu kovu).
Obrázek 1 – Korozní prvek: a) – anodický a katodový povrch jsou rozlišitelné; b) – anodické a katodové povrchy jsou nerozeznatelné
Aby došlo k elektrochemické korozi kovu, je nezbytná přítomnost oxidačního činidla, které lze redukovat. Nejčastěji je oxidačním činidlem kyslík rozpuštěný ve vodě.
Ke korozi v půdě zpravidla dochází právě elektrochemickým mechanismem s depolarizací kyslíku. Elektrochemická koroze vždy vyžaduje přítomnost elektrolytu (role elektrolytu hraje vlhkost obsažená v půdě – kondenzace, spodní voda atd.), se kterým jsou elektrody v kontaktu – buď různé prvky struktury materiálu nebo dva různé kontaktní materiály s různými redox potenciály. Pokud jsou ionty solí a kyselin rozpuštěny ve vodě, její elektrická vodivost se zvyšuje a rychlost procesu se odpovídajícím způsobem zvyšuje.
Elektrolytická disociační reakce však vyžaduje elektrický proud. Odkud se to v zemi bere? Existují dva zdroje proudu – vnější a vnitřní.
Externí zdroj – bludné proudy. Vznikají únikem z různých zdrojů: železniční a tramvajové tratě, podzemní zařízení, poškozené elektrické kabely, zemnící vodiče atd. Odpor hromady je nižší než odpor půdy, takže proud do ní prochází, tvoří katodovou zónu, a opouští ji, vrací se zpět do země a vytváří anodovou zónu. Jednotlivé případy průchodu bludného proudu neovlivní hromadu, ale neustálé působení ničí její kovovou konstrukci. Elektrochemický článek tvořený vnějším zdrojem proudu se nazývá elektrolyzér.
Elektrická energie může navíc vzniknout z chemické energie při elektrochemické reakci, která je vnitřním zdrojem vzniku elektrického proudu. Reakce, jejíž chemická energie v prvku se přeměňuje na elektrickou energii, se nazývá proudotvorná reakce. Elektrochemický článek, který je schopen sám produkovat elektrický proud, se nazývá galvanický článek.
Elektrochemická koroze je nejběžnějším typem koroze, proto se na ni níže podíváme podrobně na příkladu šroubových pilot.
2. Vliv elektrochemické koroze na šroubový základ
Pro základy na šroubových pilotách představují největší nebezpečí dva subtypy elektrochemické koroze – půdní a atmosférická.
Půdní koroze je destrukce podzemních kovových konstrukcí pod vlivem půdního elektrolytu. Na povrchu kovových výrobků, které jsou v kontaktu s půdním elektrolytem, se v důsledku lokálních nehomogenit kovu nebo elektrolytu objevuje velké množství korozivních prvků.
Nesmíme však zapomínat, že půdy a půdy jsou nesmírně rozmanité, a to nejen v rámci velkých regionů, ale i v rámci jedné malé oblasti. To znamená, že na relativně malé ploše se mohou vyskytovat půdy s různým stupněm korozní agresivity: vysoce korozivní (těžké jílovité půdy, které dlouhodobě zadržují vlhkost), středně korozivní (hlíny) a prakticky inertní z hlediska koroze (písčitá hlína, hlína, písčitá hlína). písčité půdy).
Rozdíl v průběhu korozních procesů v různých půdách naznačuje také britská norma BS 8004 „Foundations“ (článek 10.3.5). V souladu s tímto dokumentem zbytková tloušťka ocelových pilot instalovaných v nenarušených zeminách „zůstává v přijatelných hodnotách tloušťky i po mnoha desetiletích provozu“, protože rychlost koroze v těchto zeminách nepřesahuje 1-2 mm za 100 let. V narušených půdách však „využití redox potenciálu, odporu půdy a hodnot pH může mít určitou hodnotu při předpovídání rychlosti koroze“. I v tomto případě by však tloušťka kovu měla být zvolena na základě stupně agresivity narušených půd.
Výňatky z Britského standardu ukazují, že rychlost koroze půdy je ovlivněna řadou dalších faktorů: půdní vlhkost, pórovitost (propustnost vzduchu), kyselost, elektrická vodivost, mineralogické složení a heterogenita. V závislosti na charakteru změn kteréhokoli z těchto parametrů může dojít buď k urychlení korozních procesů, nebo ke zpomalení.
Atmosférická koroze je destrukce konstrukcí, zařízení a konstrukcí provozovaných v atmosféře. Předpokládá se, že je méně destruktivní než půda. Při zvažování tohoto tvrzení je však nutné vzít v úvahu typ půdy: pokud se jedná o těžkou jílovitou půdu a nebyla provedena drenážní opatření, pak obvykle dobře zadržuje vlhkost. Proto bude rychlost koroze vyšší. Pokud se jedná o hlínu, pak je rozdíl mezi půdní a atmosférickou korozí méně významný. Pokud se jedná o písčitou hlínu nebo písek, pak je stupeň destruktivity půdní koroze srovnatelný s atmosférickou korozí.
Rychlost atmosférické koroze také není konstantní hodnotou a závisí na povaze kovu, okolní atmosféře a zejména vlhkosti vzduchu. Tato rychlost se pohybuje od minima pro suchou až po maximum pro mokrou atmosférickou korozi.
To vše naznačuje, že kov se nezhoršuje konstantní rychlostí, ale křečovitě: v určité fázi se může rychlost zvýšit (ihned po instalaci kvůli zásahu do struktury půdy, na jaře / na podzim při vysoké vlhkosti vzduchu) a poté se snížit významně (kvůli zhutnění půdy, ke kterému přirozeně došlo během horkého období sucha). To znamená, že rychlost procesu koroze kovu je nelineární a je silně závislá na podmínkách prostředí, jejichž ovlivněním je možné snížit negativní vliv vnějších faktorů na minimum, a tím zvýšit životnost kovových konstrukcí o více než tucet let.
Omezení přístupu kyslíku a/nebo vody tedy může vést k výraznému zpomalení procesu koroze. U základů ze šroubových pilot je nutné řádně zakrýt základ s uspořádáním drenážního systému, který snižuje vlhkost, a tím i rychlost rozvoje korozních procesů. Technická řešení pro konstrukci soklu pro základ ze šroubových pilot jsou shromážděna v sekci „Dokončení a izolace soklu“.
2.1. Vlastnosti vlivu půdních korozních podmínek na rychlost rozvoje korozních procesů ve šroubových pilotách
Existuje řada dalších faktorů, které také stojí za pozornost při zvažování mechanismů účinku půdní koroze na kovové konstrukce.
Pokud jsou katoda a anoda umístěny blízko sebe (například ocelová hromada) a pH půdní vlhkosti je >5, mohou korozní produkty vytvořit povlak, který chrání povrch oceli. V tomto případě bude koroze rovnoměrná a její rychlost se časem sníží.
Pokud jsou anoda a katoda od sebe vzdálené (například ocelové potrubí) a tato vzdálenost je asi 1-2 km, pak budou kovové ionty vytvořené na anodě migrovat proudem ke katodě. Mezi anodou a katodou se budou usazovat produkty koroze. Nevytvářejí tedy ochranný povlak na anodě, kde bude aktivně docházet k důlkové korozi. Protože se na anodě nevytváří ochranný povlak, rychlost koroze se časem nesnižuje, ale může se naopak zvyšovat. Je-li plocha katody mnohonásobně větší než plocha anody, pak bude hustota anodického toku, a tedy i rychlost důlků, vysoká.
Velká pozornost byla věnována studiu provozu ocelových pilot. Například angličtí badatelé E. Prentice a L. White ve své práci „Pokládání základů pro stávající budovy“ poznamenávají, že kovový plášť hromady zůstává nedotčen, dokud je v kontaktu se zemí. Jedním z možných vysvětlení tohoto jevu může být skutečnost, že povrch pláště každé takové hromady v důsledku přítomnosti kyslíku v půdě poněkud rezaví a tato výsledná vrstva rzi se v důsledku kontaktu se zemí drží. na místě, čímž se zabrání vystavení další vrstvy, která by mohla být náchylná ke korozi. Jinými slovy, v důsledku tvorby některých usazenin rzi je potrubí touto vrstvou chráněno před dalším rezivěním. Jako příklad uvádějí také skutečnost, že v souladu s newyorskými stavebními předpisy se při použití zalévaných pilot v ocelových pláštích pro novou výstavbu nepoužívá vnitřní výztuž a vnější prstenec o tloušťce 1,5 mm je vyloučen z efektivní plocha průřezu trubky ve výpočtech. . Rozumí se, že zbývající část trubky nebude vystavena poškození korozí. Shrnující americké výzkumné zkušenosti, D.A. Leonards a další v práci „Foundations and Foundations“ rozebírají zkušenosti s používáním trubkových a H-pilot v New Yorku, Clevelandu, Chicagu a uvádějí, že obvykle nedochází ke korozi ocelových pilot, pokud jsou pod úrovní cirkulace vzduchu, tzn. přibližně 60 cm pod povrchem země a kolísání proudění vzduchu v nepřítomnosti vzduchu nemá vliv na jejich destrukci.
Podívejme se podrobněji na problematiku korozní destrukce kovových pilot, hnaných s posunem zeminy v jejich objemu a následně zapracováním do zhutněné jílovité zeminy. Hustota zeminy na bočním povrchu pilot ražených s úplným přemístěním zeminy se zpravidla zvyšuje o 10 % nebo více. V tomto případě se tedy pórovitost půdy snižuje a koeficient filtrace se snižuje desítky a stovkykrát. Skutečnou životnost takových pilot lze určit v závislosti na inženýrských, geologických a provozních podmínkách.
V důsledku zhutnění půdy se korozní rychlost pilot prudce snižuje. Slavný sovětský inženýr E.M. Händel ve své práci „Inženýrské práce při restaurování architektonických památek“ píše, že pouze vnější vrstva kovu o tloušťce 3-4 mm koroduje a výsledný film ji chrání před dalším zničením. Všimněme si také, že i počátek procesu koroze hromady v zemině musí být utlumen: po navázání veškerého volného kyslíku korozní produkty, výrazně nabývající na objemu oproti původnímu kovu, dále zhutňují okolní hmotu zeminy. .
Na životnost šroubových pilot má vliv několik okolností: kvalitní výroba, antikorozní ochrana, správná příprava místa (návštěva geodeta, průzkum půdy) a samotná montáž. Při dodržení všech těchto bodů vydrží pilotový šroubový základ až 100 let.
Proč hromady po práci některých interpretů tak rychle reziví? Hovoříme o ochraně šroubových pilot před korozí a zvýšení životnosti pilotového základu.
Příčiny destrukce šroubových pilot
Hromady podléhají několika typům eroze:
Mechanická eroze – vzniká v důsledku vnějších faktorů. Například ocel zažívá lineární expanzi v důsledku teplotních změn. Uvnitř půdy je koroze zanedbatelná, protože je tam nižší obsah kyslíku.
Chemická koroze – obvykle se vyskytuje na rozhraní půda-vzduch, kde kov přichází do styku s kyslíkem a kapalinou. Čím vyšší je kyselost půdy, tím rychleji kov oxiduje.
Elektrochemická koroze — intenzita tohoto procesu závisí na prostředí. Vlivem elektrochemické koroze ztrácejí dna lodí pevnost a ničí se. Totéž se děje se šroubovými hromadami.
Jak chránit šroubové piloty ve výrobě
Galvanizované piloty
Žárové zinkování zahrnuje ponoření hromady do lázně roztaveného zinku. Vrstva zinku zvyšuje odolnost proti korozi, povlak je pevný a odolný. Díky tomu ochranná vrstva nevyžaduje údržbu. Zinková vrstva je odolná vůči korozi ve slané vodě a vysoce kyselé půdě.
Práškové lakování
Práškové lakování se nanáší stříkáním na kovový povrch. Barva pokrývá kov tenkou, rovnoměrnou vrstvou. Nátěr je odolný vůči změnám teplot od -60 do +130°C. Při dodržení techniky nanášení barvy na kov má nátěr vysoké adhezní vlastnosti, takže se barva při zarážení hromady neotírá.
Proč se hromada zhroutí v sekci půda-vzduch?
Nejzranitelnější oblastí každé hromady je oblast půda-vzduch, kde se zvyšuje pravděpodobnost chemické koroze kovu. V této oblasti se objevuje tzv. rosný bod – místo, kde se setkává studený a teplý vzduch. V důsledku interakce dvou médií vzniká kondenzát. Vlhkost ze srážek se hromadí kolem hromady a často dochází k deformaci zimním kypřením půdy.
Jak chránit hromadu
Existuje jednoduché řešení, jak zajistit základ vašeho domu pomocí pilotových šroubů – smršťovací bužírky. Tepelná trubice je vyrobena z vysokohustotního polyetylenu, tloušťka materiálu je 1 mm. Polyetylen se ve vlhkém prostředí nerozkládá, je utěsněn a nedeformuje se silnými změnami teplot. Provozní teplota – od -60°С do +60°С.
Jak nainstalovat termopotrubí:
- Z pásky odřízněte kousek asi 40 cm;
- Trubku položíme na hromadu;
- Spalte hořákem rovnoměrně po celé délce;
- Trubka musí být spálena rovnoměrně, aby se pod fólií při stlačování netvořily vzduchové bubliny.
Na listu. Neexistuje nejúspěšnější způsob, jak chránit hromady, ke kterému se majitelé domů často uchylují: například jejich zabalení do střešní lepenky. V důsledku toho se pod izolací stále hromadí kyslík a vlhkost a kov nadále rezaví.
Průměrná životnost šroubových pilot je od 50 let. Tepelně smrštitelné bužírky však prodlužují životnost vašeho základu o dalších 30 let.
Jak chránit hromádky zevnitř
Dutina pilotu je vyplněna, aby se zabránilo pronikání vlhkosti dovnitř. Faktem je, že tělo hromady je práškově lakováno pouze zvenčí, zatímco kov uvnitř zůstává nechráněný před korozí. Podívejme se na několik možností, jak stavitelé chránit piloty zevnitř.
Nic nenaplňují
Ani pozinkované hromady nemohou zůstat prázdné. Prostřednictvím mikrotrhlin a otvorů proniká vlhkost do dutiny a postupně oxiduje kov. Když voda zamrzne, roztáhne se, což může způsobit, že potrubí zevnitř jednoduše praskne.
betonová směs
Jeden z oblíbených a bezpečných způsobů, jak naplnit hromadu. Když je potrubí naplněno betonem, používá se stavební vibrátor k odstranění vzduchových bublin. Po odstranění vzduchových bublin však dochází k delaminaci tekutého betonu a tvorbě tzv. betonového „mléka“. Kromě toho jsou k plnění betonem zapotřebí další nástroje: lopata, trychtýř a někdy těžká technika.
Hlavní funkcí suché směsi je vytlačit vzduch z tělesa hromady a zabránit tvorbě kondenzátu na stěnách potrubí. Při plnění pilot CFRP se výrazně snižuje riziko vzniku vzduchových dutin a v důsledku toho nástup korozních procesů. Cement zabraňuje hromadění kondenzátu uvnitř hromady. Pokud je hromada utěsněna, cement zůstane suchý několik let. Plnění hromádek suchou směsí je poměrně snadné, není potřeba žádné další nářadí – stačí směs nalít přímo ze sáčku.
Aby se prášková barva během šroubování neopotřebovala, musí být nátěr na povrch správně nanesen a povrch musí být připraven k lakování. Před lakováním je nutné povrch důkladně očistit od nečistot, prachu a stop oxidace a odstranit otřepy. Správná příprava piloty je klíčem k odolnému nátěru, který ochrání piloty před korozí a zvýší životnost základu po mnoho desetiletí.
